更全的杂志信息网

建筑物下工作面部分矸石充填开采充填高度的确定

更新时间:2009-03-28

0 引言

老矿区面临的建筑物下开采的情况非常普遍,目前回收建筑物下资源的方法主要有充填开采、房柱式开采和限高开采等。山西潞安矿区常村王庄煤矿S5-12工作面部分进入建筑物保护煤柱内,拟采用部分充填的方法回收资源。本文以此为实例研究部分充填开采时的地表沉陷变形的预测方法,并根据预测结果确定达到保护标准时充填开采的最小充填量。

1 工程背景

S5-12工作面与村庄保护煤柱对应关系如图1 所示,从图中可以看出工作面有近一半的煤量在保护煤柱内,保护煤柱压煤为15万吨。《“三下”规程》中规定了建筑物的一级保护标准,倾斜值不大于3 mm/m;曲率值不大于0.2×103 m;水平变形值不大于2 mm/m。为保证回收煤柱后地表变形控制在一级保护标准范围内,在保护煤柱外采用垮落法开采,进入保护煤柱内采用矸石充填方法开采。

  

图1 S5-12工作面与保护煤柱位置

S5-12工作面煤层厚度5.95~6.31 m,平均厚度为6.12 m,煤层属于近水平煤层,倾角平均值为1.5°,煤层埋藏深度变化范围是388~391 m。整理矿区实测数据和周围矿井的统计数据,确定S5-12工作面预测的岩移参数,见表1。

 

表1 岩移参数

  

工作面采厚/m下沉系数开采影响传播角/°主要影响正切值拐点偏距水平移动系数下沉角/°S5-126 120 7588 52180 289

2 预测算法及可视化算法

2.1 地表变形预测算法

S5-12工作面部分充填开采后的地表变形预测主要分为三步[1-3]:首先采用概率积分法分别预测煤柱外垮落法开采后沿工作面走向和倾向的沉陷变形值,以及煤柱内矸石充填开采后沿工作面走向和倾向的沉陷变形值;第二步是分别将以上预测得到的煤柱内外各个变形值走向与走向同一变形值叠加,倾向与倾向同一变形值叠加;最后是将第二步得到的叠加结果进行合成,即同一变形值的走向叠加结果与倾向叠加结果合成得到地表沉陷的最大可能变形值。第一步的算法概率积分法已经非常成熟,第二步和第三步的主要算法如下:

(1) 各分向变形值叠加

从图4中可以看出下沉值的等值线在煤柱外密度较大,在煤柱内密度较小,等值线最大值为1300 mm,出现在煤柱外,根据等值线分布形状可以确定是一个尖底的盆地,说明没有达到充分采动。

在民宿这样广泛的概念基础上,通过对“携程”“去哪儿”等旅游网站的观察,不难看出,民宿可分为城市民宿和乡村民宿两种,城市民宿主要存在于大型城市中,通过展现外来文化形成主题房间,体现着新潮的流行文化;乡村民宿多依托景区或者地域特色资源而发展,核心内涵体现为乡村文化。

  

图2 重叠影响范围示意图

曲率值的合成函数表示为:

 

(1)

其中,Zd为C区内采用距离幂次反比法计算后得到的影响修正值;Zi为搜索得到的变形值,如果以A区内点为原点进行搜索,那么Zi就是B区内的点,反之亦然;n为搜索到的点个数;di为搜索到的点距离搜索原点的距离。

根据搜索原点和搜索到的修正值确定叠加后的结果Z

步骤3:列车扫描所有的紧急资源,查看紧急资源是否被占用。通常情况下多数列车都竞争普通资源,紧急资源只用于紧急情况,因此紧急资源通常比较空闲。如果紧急资源占用率大于某个事先确定的阈值,则说明周围的列车数量较多且分布复杂,大量列车处于危险状态。为了保证列车安全,进行制动处理,并继续后续的资源竞争步骤。

Z=Zx+Zd

(2)

其中,Z为叠加后的实际变形值;Zx为搜索原点的变形值。

(2) 变形值的合成[2,4,5,6,7]

变形值的合成就是将上述采用距离幂次反比法叠加后的结果合成。

下沉值合成函数为;

由此可以看出,当前的以导师科研为依托的研究生培养模式和研究生读研动机出现了较大的偏差,教育关系功利化特征明显,造成师生关系异化。

 

变形得到:

 
 
 

可简写为:

 

(3)

其中,W0为下沉系数与采厚的乘机,即充分采动时的下沉值;W0(x)为倾斜方向在x处的下沉值;W0(y)为走向方向上y处下沉值。

倾斜值合成函数可表示为:

2.3 施工安全与效益的关系施工企业存在的目的是要创效益,不创效益的企业必然走向倒闭。然而效益是人创造的,不维护好人的安全何谈效益,人不安全谁去创效益?人是世界上第一可宝贵的,是社会生产力中最活跃的因素,而建筑施工安全就是要维护人的正当、正常、正确的生产劳动,进而创造效益。施工现场发生事故有直接损失和间接损失。直接损失往往是看得见的,而间接损失是一种潜在的常常是情绪化了的,不仅将影响企业创效益,而且由此又可能引发祸不单行的恶性循环。

 

(4)

将A区视为煤柱外部分,B区视为煤柱内部分,两部分预测结果的重叠区域为C区。将C区内的各个变形值进行同一叠加,叠加采用距离幂次反比法[1,2]

此反应中,若其中一个R为H时产物为醛。若脱羧体系中存在二元羧酸,反应较为复杂,且更易形成稳定的5元环6元环(与脱水反应相同),并且遵循Blanc规律。此外在特殊酶或催化体系中脂肪酸可特殊的脱羧发生,比如克里斯法、Kochi法,Hunsdiecker法,Kolbe电解法,珀脱光敏法等,感兴趣的可查阅相关文献,各反应方程式如下:

 

(5)

水平变形值的合成函数表示为;

其中,Mc为等效采高;hm为矸石充填前顶底板移近量;hq为矸石充填欠接顶量;hy为矸石充填体压缩量。

 

(7)

2.2 预测结果可视化算法

以上预测得到的每个变形值都有地理坐标,在整个叠加和合成过程中都保持不变,可以将上述的预测结果进行可视化,能够更清晰分析地表各个位置的变形。在预测结果可视化过程中采用矩形网格模型的等值线绘制方法。

如果只搜索到一个等值点,则一点入,一点出绘制等值线,如果搜索到两个或以上的等值点时,则要避免出现等值线交叉现象。以P1为原点进行搜索,假设搜索范围内有多个等值点,如图3所示[1,4,8,9]

  

图3 搜索范围内等值点示意图

(1) 首先判断与P1点相邻的边上的两个点P2P4,选取与点P1所在的边AB的垂直距离较近的点为穿出点,图3中P2与边AB的距离比点P4与边AB的距离近,故取点P2为穿出点。

实例教学可增强学生的感性认识,实现教学相长,调动学生的学习主动性,集思广益。针对药用高分子材料学教材的不同章节,可以举些具有代表性、典型性的实例以增加学生的感知[5]。

(2) 若点P2P4和点P1所在的边AB距离相同,则取与点P1距离较近的点为穿出点。即取P1P2P1P4中较小的点为穿出点。

(3) 当与点P1邻近的两个边上只有一个边有等值点时,就选该点为穿出点。即只存在点P2P3时选点P2,只存在P3P4点时选P4点。

3 地表变形预测及分析

在当前高校的固定资产管理体制下,其管理主要分部门展开,在权责分配方面略显模糊。与此同时,高校针对固定资产的管理制度也不够健全,导致他们在管理手段方面依然停滞于登记造册,无法细致客观地反映所有固定资产的闲置情况、动态变化以及存量分布。另外,高校往往存在资产主管部门与资产使用智能无法兼容,严重缺乏一体化管理手段,这让他们在固定资产管理方面经常出现对账不符、漏洞百出,经常无法对固定资产的安全做出完整规划。

 

表1 S5-12工作面部分充填开采几何参数

  

位置采高/m倾角/(°)走向长度/m倾向斜长/m上边界采深/m下边界采深/m平均采深/m煤柱内3 51 512290388392390煤柱外6 121 513890388392390

采用概率积分法计算得到煤柱内外两部分的各个变形值,同一变形值的预测结果在地理坐标会有重叠区域,各分向的各个变形值数据的叠加原理如图2。

  

图4 充填开采下沉等值线

从图5中可以看出虽然在建筑物(王庄预制厂)所在位置有倾斜值变形,一级保护标准的倾斜值为3 mm/m,倾斜值变形值为3 mm/m的等值线距离建筑物的最小距离为10 m,满足了设置的最小安全距离。

从图6中可以看出虽然在建筑物(王庄预制厂)所在位置有曲率变形,一级保护标准的倾斜值为0.2×103 m,在整个预测结果等值线中所有的曲率变形值都小于一级保护标准,可见此时一定满足设置的最小安全距离。

  

图5 充填开采倾斜值等值线

  

图6 充填开采曲率值等值线

从图7中可以看出,建筑物距离一级保护标准2 mm/m等值线最小距离为11 m,同样满足了设置的安全距离。

2017年,联盟成员立项或在研创新项目39项,形成自主知识产权多项,包括发明专利9项,实用新型专利4项,软件著作权18项。形成技术标准多项,包括行业标准2项,地方标准3项,企业标准2项,团体标准14项。

  

图7 充填开采水平变形等值线

4矸石充填量的确定

从上述的预测结果中可以得出煤柱内的采厚最大值不能超过3.5 m,那么在充填开采过程中就要求等效采高的最大值不能超过3.5 m。等效采高的计算模型如图8所示,从图中可以看出等效采高主要由三部分组成,分别是充填前顶板下沉量、充填矸石的压缩量和充填矸石时的欠接顶量。则矸石充填开采等效采高计算模型为:

Mc=hm+hq+hy

(8)

总之,在高中语文教学过程中关注生命体验,不仅体现了语文学科的人文性特点,而且有助于学生形成正确的生命价值观。语文教师应将生命体验不断地渗透教学过程中,培养学生的生命情怀,这样既可以让他们学到知识,实现既定的教学目标,也能让他们学会认识生命的价值,获得生命的成长,不断向着理想的人生进发。

由于在开采过程中存在着很多不确定因素,所以为保证安全,要求预测得到的一级保护标准的边缘线要与建筑物之间留有至少10 m的安全距离[1,4,10]。采用以上的预测算法和结果可视化算法,经过反复试算,部分充填开采后地表一级保护标准线距离建筑物10 m时的预测参数如表2所示,预测结果如图4~图7所示。

(2) 当任一汽机遮断时,为保证主蒸汽母管不超压、不超温,同时热网供汽不中断,可将主蒸汽母管至热管网减温减压电动调门超驰至一定开度,再投入自动控制来兼顾主汽和供汽稳定,调门超驰开度由汽机遮断前的负荷来确定。汽机遮断快速减负荷控制流程如图1所示。

由图8中的三个部分的几何关系可知:

hy=(M-hm-hqη

(9)

其中,M为实际采高;η为矸石充填体压缩率。

式(8)代入式(9),得到:

Mc=(hm+hq)·(1-η)+η·M

(10)

可知矸石欠接顶高度hq计算公式为:

 

(11)

  

图8 等效采高的组成

由等效采高的定义可知充填高度hc的计算方法为:

hc=M-hm-hq

(12)

则矸石充填高度最终的计算模型为:

 

(13)

其中,M采高为6.12 m,Mc等效采高为3.5 m。则充填高度hc的计算式即为:

 

(14)

矸石的压缩率一般在0.3~0.35之间,为保证安全,取值为0.35来计算充填高度,将0.35带到式(14)中得到矸石充填高度为4.03 m,此时的充满率为65.8%。

5 结论

(1) 采用概率积分法、距离幂次反比法和矩形网格模型的等值线绘制方法实现了部分充填开采的地表变形沉陷结果的可视化;

②泵送与充灌作业人员之间应随时联系,紧密配合,充灌到位后及时停机,以防充灌过程产生鼓包或鼓破。出现鼓胀时应及时停机,查找原因并处理。

(2) 通过建立的地表变形沉陷可视化方法,反算得到了地表建筑物在保证安全距离为10 m时煤柱内的可采厚度为3.5 m;

(3) 建立了S5-12工作面矸石充填开采时的等效采高计算模型,通过模型计算得到当等效采高为3.5 m时的矸石充填高度为4.03 m。

参考文献:

[1] 李洋. 常村煤矿S5-12工作面建筑物下矸石充填开采可行性研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2014.

[2] 秦洪岩,题正义,杨艳国,等.地下开采覆岩变形破坏规律研究综述[J].煤,2017,26(12):1-5.

[3] 秦洪岩,题正义,李洋.重复采动地表变形等值线绘制方法[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2017,36(4):432-436.

[4] 题正义,秦洪岩,曹艺钟.基于概率积分法的重复采动地表变形GJ-CB预计算法[J].华中师范大学学报(自然科学版),2015,49(2):206-209.

[5] 题正义,秦洪岩.确保地表建筑物安全矸石充填开采原料配比及充填量的确定[J].中国安全生产科学技术,2014,10(12):138-142.

[6] 秦洪岩. 西马矿北翼充填采区高速公路保护煤柱开采可行性研究[D].阜新:辽宁工程技术大学,2013.

[7] 高彩云,崔希民,高宁,等.GRNN神经网络在矿区地表变形预测中的应用[J].金属矿山,2014(3):97-100.

[8] 李培现. 深部开采地表沉陷规律及预测方法研究[D].徐州:中国矿业大学,2012.

[9] 时亚昕,陶德敬,王明年.大断面浅埋暗挖隧道施工引起的地表移动及变形预测[J].岩土力学,2008(2):465-469+474.

[10] 秦洪岩,题正义,王海东.充填开采工作面前后方影响范围分析[J].煤炭工程,2017,49(12):103-107.

 
秦洪岩,李洋,题正义,杨艳国
《华北科技学院学报》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号