采动覆岩注浆离层力学结构模型及稳定性预测方法： 以张集煤矿为例

煤矿开采引发地表岩土层移动变形,进而导致建筑倒塌、生态环境破坏等问题,离层注浆是减缓地表沉降的重要手段之一。为了研究淮南矿区倾斜地层采动离层的发育和稳定性,基于关键层理论,建立由主关键层、注浆阻隔层、亚关键层组成的采动覆岩注浆离层力学结构模型,提出注浆离层稳定性力学判据。采用离散元数值模拟分别建立水平和倾斜地层模型,模拟煤层开采过程中裂隙演化规律及可注浆离层发育情况。结果表明,水平和倾斜地层导水裂隙均未贯通注浆阻隔层,主关键层底部均发育可注浆离层,水平地层可注浆离层开度比倾斜地层的开度更大。数值模拟证明采动覆岩注浆力学结构模型可以对采动离层稳定性进行有效预测。     

覆岩离层注浆减沉工程有关技术问题研究

采用流体力学的理论方法结合相似材料模拟实验研究成果,对覆岩离层形成的过程、注浆时机、注浆压力、浆液在离层空间内的流动规律进行了研究。注浆液在离层空间内的流动形式与离层空间的大小、围岩的渗流特性、工作面的推进速度位置等因素有关,根据实验结果可将浆液在离层空间内的流动分为三种形式:即以钻孔为中心的径向流动;以明渠挟质形式流动;以密实挤压形式流动。前两种形式一般发生在离层空间未充满浆液的前提下,而后一种则是在离层空间已被充满时的继续高压注入,即饱和密实挤压注浆充填。只有达到饱和密实充填才能取得理想的注浆效果。     

覆岩离层注浆充填效果的综合评价

为了获得覆岩离层充填后地表沉陷与覆岩破坏的效果,采用点、线结合的办法建立地表移动变形观测站监测地表移动与房屋变形规律,在井下采用仰孔分段注水法及前端泄露式多回路注(放)水系统对东滩煤矿14 308工作面覆岩离层注浆条件下采动导水裂隙带的破坏特征进行了连续探测.结果表明:离层注浆条件下地表的减沉率达到了38.5%,离层注浆时的采动导水裂隙带高度值略高于正常条件下的高度值.综合评价效果为类似矿井的安全开采提供了科学依据.     

利用测井方法研究采区离层裂隙带变化规律

利用测井方法研究推覆体下综放采煤对覆岩的破坏特征及离层裂隙带的产生、变化规律。     

采动覆岩离层注浆的相似材料及数值模拟

为研究采动覆岩离层过程与离层注浆时机的问题,采用相似模拟方法,对走向长壁全部跨落法采煤造成的离层现象,进行了四架次实验,并对覆岩离层注浆进行了数值模拟。结果表明:离层发展高度接近于工作面推进距离的0.4～0.6倍,离层的产生是在初次来压与周期来压之间,周期来压之后是进行离层注浆的最好时刻。工作面推进60m时注浆,得到注浆的减沉效果为20%～30%。该成果对离层注浆工程有一定的参考价值和借鉴意义。     

采动覆岩离层注浆的相似材料及数值模拟

对走向长壁全部跨落法采煤造成的离层现象,进行了4架次相似模拟实验,发现离层发展高度接近于工作面推进距离的0.4-0.6倍,离层的产生是在初次来压与周期来压之间,周期来压之后是进行离层注浆的最好时刻.对覆岩离层注浆进行了数值模拟,工作面推进60 m时注浆,得到注浆的减沉效果为20%～30%.     

覆岩离层注浆减缓地表沉陷的动态力学模型

分析了覆岩离层注浆控制层（岩梁）的受力过程，提出了注浆减缓地表沉陷的受力模型，从中得出了注浆减沉的力学机理，进一步得到了注浆减沉的动态力学模型，指出了提高注浆减缓地表沉陷效果的措施。     

煤矿开采覆岩离层注浆浆液配比优化试验研究

覆岩离层注浆充填技术是一种煤矿绿色开采新技术,能有效控制离层上方的地表沉陷,对保护地表建筑物安全及生态环境稳定具有重要意义。为了探究离层注浆浆液最优配比,选取水固比、固相比、水玻璃掺量和悬浮剂掺量4个浆液性质的主要影响因素,采用正交试验和单因素试验的方法探究各因素对浆液的相对密度、黏度、析水率和结石率的影响。试验结果表明,水固比是控制浆液性质的主控因素。其他影响因素中,固相比对黏度影响较大,水玻璃掺量对析水率、结石率影响较大。单因素实验中,各电厂粉煤灰浆液随水固比减小,浆液析水率减小,结石率增加,黏度增加,即浆液中粉煤灰质量比越大,浆液稳定性和填充效果越好,但扩散半径越小。随着水固比减小,达到某一水固比值后,浆液黏度将显著增大。不同电厂粉煤灰浆液性质不相同,因此在注浆前对拟用粉煤灰进行试配是必要的。     

海孜矿离层注浆充填技术的实践

粉煤灰是发电厂电力生产过程中的排放物,其良好的结胶性使其可以作为离层注浆充填的注浆材料。本文对海孜矿注浆充填技术进行了介绍,总结了该系统工艺流程,注浆效果及其应用。     

减沉注浆水治理

近年来,随着煤炭资源的缺乏及其价值的提高,＂三下＂采煤大量发展,利用粉煤灰减沉也成为＂三下＂采煤技术中关键的一环。由于往地下深部注粉煤灰浆的同时带入大量的注浆水,对井下采掘工程构成了严重的水害威胁。如何有效的防与治注浆水,保证生产安全,成了＂三下＂采煤减沉注浆工程中较重要的一方面。开滦范各庄矿公路桥、铁路桥先后进行了减沉注浆工作,由此也获得了防治减沉注浆水的很多宝贵资料。     

断层破碎带隧道围岩稳定性的离散元模拟研究

断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体之一,容易导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。为了分析其对隧道围岩稳定性的影响规律,依托港珠澳大桥连接线南湾隧道,利用离散元软件PFC~(2D)建立二维分析模型。结果表明:断层破碎带作用下隧道围岩应力呈非对称性,当断层位于受拉一侧时,断层对隧道水平位移的影响更为明显;当断层穿越隧道轮廓面时,断层对隧道围岩竖直方向位移的影响比水平方向位移更加显著;对比断层比邻与穿越隧道两种情况,断层与隧道相交时的最大潜在松动破坏区是未相交时的2倍以上;现场监测结果表明,当断层与隧道边墙位置相交时,该断面的位移最大且相比其他断面位移值明显增大,约为其他断面相同位置位移的2.5倍,这与数值计算中断层破碎带对潜在松动破坏区的影响规律类似。     

玉印山危岩带稳定性评价及其加固措施

玉印山危岩是一个典型的形成条件复杂、类型多样、地理位置特殊、危害比较大的危岩带。针对这种危岩个数多,成因复杂,四面临空的危岩体,采取分类调查评价方法,对各个危岩块体进行分析、计算,根据每一个危岩块体的具体情况,分别采用了清危、补缝、支顶、挑梁、锚杆、锚索、被动网等方法或各种方法组合的措施对危岩进行加固处治,效果良好。     

数据挖掘在岩质边坡稳定性预测中的应用

提出了一种预测岩土边坡稳定性的方法．利用数据挖掘的方法从边坡实例数据中挖掘出知识，在此基础上建立岩质边坡稳定性预测的智能模型系统．该系统可以根据获得的现场测试和监测资料，对边坡的稳定性进行较好的预测和估计．     

毛细管区带电泳研究右雷佐生溶液的稳定性

采用毛细管区带电泳(CZE)测定溶液中右雷佐生及其降解产物的浓度,考察了高温及酸碱对右雷佐生溶液稳定性的影响.结果表明右雷佐生的水解过程为一级反应,其稳定性受酸碱和温度影响较大,在碱性条件下不稳定,在酸性条件下较稳定,对热不稳定.该法灵敏、准确、重视性好.     

综采工作面端头三角地带冒顶原因分析及预防措施

阐述了综采工作面端头三角地带冒顶的危害,分析了综采工作面端头三角地带冒顶的原因,提出了综采工作面端头三角地带冒顶的预防措施以及冒顶后的处理方法。     

波浪作用下水下岩质边坡的稳定性

以探讨波浪冲击作用下水下岩质边坡稳定性和破坏机理为目的,按照常见的岩体结构形式,利用Ansys数值模拟计算几种不同类型的水下岩质边坡模型;同时还依据三峡水库实际的波浪参数,在波流水槽中进行了边坡模型的冲击试验.通过波浪作用模型试验和Ansys数值计算的对比分析,水下岩质边坡临水面岩体根据波浪作用对应力影响的特征,可划分成三个区域,每个区域内应力变化规律相同;研究发现水下岩质边坡坡脚处应力集中最大,破坏始于坡脚,并由此产生的塑性区沿结构面逐渐向坡顶发展,这与一般边坡从坡顶逐渐向下发展的开裂破坏形式完全不同;同时得出波浪对水下岩质边坡结构面的影响,将随其倾角的变小而减弱.     

锚杆注浆联合支护大断面煤仓硐室围岩稳定性研究

以土朱矿井煤仓硐室为例,运用松动圈理论和组合拱理论分别计算了硐室围岩稳定性系数,2种理论计算得到硐室围岩稳定性系数均大于1.1,证明了锚杆注浆联合支护设计参数符合硐室围岩安全稳定的要求.运用FLAC4.0数值模拟软件计算分析了大断面硐室围岩的稳定性,建立了无支护、锚杆支护、锚杆注浆联合支护3种模拟方案,分别分析了3种方案时硐室围岩的变形情况,模拟结果显示锚杆注浆联合支护的巷道顶底板和两帮收敛量都较小,底鼓量也较小,能保证该巷道围岩的长期稳定.最后运用工程类比法确定采用锚杆注浆联合支护方案,并通过后期现场观测,证明锚杆注浆联合支护效果良好,能够保证硐室围岩的长期安全稳定.图4,参7.     

会泽铅锌矿深部矿区巷道围岩稳定性研究

会泽铅锌矿开采已经进入深部矿段,"三高"特征日益严重.基于对已有资料分析及野外调查,对1031矿段原岩分析研究,对矿段揭露岩层进行综合分类,得出原岩特征.通过原位测试,得出原岩力学参数,运用FLAC3D对巷道围岩进行稳定性分析计算,计算结果表明巷道开挖之后,应力重新分布,出现应力集中现象,其中水平应力于边墙中点处达到最大值,竖直应力分别于底板中点及顶拱处达到最大值.岩体的抗压强度大于岩层模拟的最大压应力,说明巷道开挖之后是稳定的,只有局部需要支护,符合实际开挖情况.     

压杆非保守稳定问题的边界区域单元法

本文利用作者在文[1]中提出的边界区域单元法,求解非保守力作用下的压杆稳定问题,建立了求解Beck杆Leipholz杆临界荷载的统一计算程序,并给出了不同边界条件下的临界荷载。     

单端夹持外压圆筒稳定性的试验研究

研究了单端夹持的圆筒受均匀外压的失稳实验。结果表明当为短圆筒时(n>2),按Mises理论计算的临界压力与实测值相比较有非常大的误差,理论计算结果不能描述这种状况。当为长圆筒时(n=2),临界压力的理论计算值与实测值趋于吻合,这与Mises的推导是一致的。