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。     

煤矿覆岩离层多层位高效注浆减沉技术应用

唐山煤矿铁二采区覆岩离层注浆减沉效果显著,其注灰比为25.3%,减沉率达到51.5%,有效地控制了地表下沉。通过分析该采区T2192工作面1#钻孔的注浆压力曲线和注浆量曲线,发现采用全段高多离层、大流量高浓度、连续注浆技术进行覆岩离层注浆的过程中,离层内的承压浆液对控制地表沉陷有重要影响作用。研究了承压浆液在离层内的力学作用,认为承压浆液对下部岩层的起到压实作用,对上部岩层的起到支托作用。此外,承压浆液不仅增加了浆液注入量,而且还增加了产生的“压实湿灰体”的体积,极大提升了注浆减沉效果。     

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%.     

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。     

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.     

覆岩离层注浆减沉机理的新认识

根据采后覆岩移动影响带的分布规律和覆岩空间的存在形式,提出了采场覆岩空间守恒定律。根据离层注浆前后覆岩空间的转化和守恒定律,提出了离层注浆的动态减沉模型和减沉机理。认为离层注浆充填了部分离层空间,降低了地表潜在沉陷幅度：注浆材料的作用途径表现在充填作用、支撑作用、压实作用、胶结作用、膨胀作用、减缓作用等6个方面;离层注浆的减沉系数与注浆量成正比。     

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     

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。     

采动覆岩隔离注浆充填技术在淮北矿区的应用

针对淮北矿区村庄压煤严重、迁村采煤困难这一难题,结合淮北矿区地质采矿条件,开展了"采动覆岩隔离注浆充填技术"试验与应用。分析了注浆充填的技术原理、设计方法与工程控制原则,将分析结果成功应用于刘店煤矿1044工作面注浆充填工程中。通过实施注浆充填,共注入粉煤灰67 340t,压实注采比达29%。实测地表最大下沉0.149m,注浆充填减沉率85.1%,建筑物没有任何损坏,表明隔离注浆充填技术在不迁村采煤中有重要的应用前景。目前,该项技术已在淮北矿区全面推广应用。     

离层充填减缓地表下沉效果评价的神经网络模型

在覆岩离层范围内高压注浆可减缓地表沉降程度。本文采用人工智能中的神经网络方法，进行了地表减沉效果评价的根据实测资料，验 地表下沉效果评价神经网络模型分析的结果。     

基于相似模拟实验的采动裂隙场演化规律研究

针对目前综放开采条件下对顶板岩移破坏时空演化规律研究不足的问题,采用相似模拟实验的方法对综放开采条件下覆岩移动和破坏机制以及采动裂隙分布规律和形态特征进行研究,结果表明:随工作面推进裂隙带逐渐地往上演化发展,而且当关键性岩层垮落断裂时,这种裂隙演化更为迅速;当工作面回采至240m时,离层裂隙趋于闭合,采动影响达到模型的顶部,裂隙带高度不再随着工作面推进距离的变化而改变。     

大采高采场上覆岩层运移规律数值模拟

为了研究大采高采场上覆岩结构及其运移规律,给大采高工作面的高产高效开采提供理论基础,通过3DEC数值模拟软件,以某矿6.2 m大采高工作面岩层赋存特征为工程背景,分别建立采高为2.2 m,3.2 m,4.2 m,5.2 m,6.2 m时的数学模型,研究不同采高下的上覆岩层垮落规律.结果表明:采高较低时,随着采高的增加,碎胀系数随着增加,冒落高度也随着增加,但是当采高增加到5.2 m时,随着碎胀系数的增加,冒落高度却几乎不变.采高为2.2 m时,最大离层量为1 m,随采高的增加,离层量基本呈直线增加,当采高大于4.2 m时,离层量增加迅速,当采高增加至6.2 m时,最大离层量可达到3.05m.随着离层量的增加,基本顶失稳时容易给支架造成冲击性载荷,增加动载系数,影响大采高支架的纵向和横向稳定性.     

厚煤层放顶煤长壁工作面矿压研究

本文在分别采用长顶梁及短顶梁两种掩护支架的两个工作面开采试验的基础上对厚约6m的长壁放顶煤回采时上覆岩层及顶煤活动规律,支架受载及合理架型作出分析,认为放顶煤工作面支架截荷并不高于类似条件下小采高的分层工作面。长顶梁支架适用于顶煤较硬的条件,若采用超前工作面平行煤壁深孔注水可降低煤体强度,增加顶煤放出率。试验中观测到上覆竖硬岩层超前工作面断裂迫使顶煤于工作面前8m处就开始产生斜向断裂裂缝,并逐渐扩展,加密而降低其刚度。因此,放顶煤工作面支架实际处于工作面前方煤体及后方岩石支承的上覆台阶错动的平衡岩石块梁结构的掩护下,其截荷主要为顶煤及下覆破碎直接顶的重量。图7,表5,参3.     

离层带注浆的稳定性及其改进措施

分析了使用不同浆液在离层带注浆、防止地面沉陷的稳定性，指出使用可固结浆液进行部分充填时，主要决定于浆柱的强度和顶板的结构；而使用湿法注浆时，则可以区分为可流动浆液和被吸附的、结合的浆液；由于前者可以在空间自由流动，在相邻采区开采时，浆液就发生失稳现象，为了改进注浆的稳定性，其措施为：一、选择注浆层位在可崩解的岩层层位并控制用水量；二、通过一定的采矿和注浆方法，使浆液处于自封闭的状态。     

全强风化砂页岩地层压密加固效果试验

全强风化砂页岩地层注浆加固工程中常常伴随着地层压密现象,压密加固后地层的物理力学性能得到显著提升。为了研究全强风化砂页岩地层的注浆压密效果,以压缩模量、粘聚力、内摩擦角、渗透系数作为表征地层物理力学性能的主要指标,通过开展室内试验,获得了不同注浆压力与含水率条件下地层力学性能的提升规律,建立了可定量化描述不同含水率条件下注浆压力与地层物理力学参数的关系模型。研究结果表明：通过提高注浆压力可显著提高全强风化砂页岩地层压缩模量,高注浆压力作用下,地层压缩模量最大增长近10倍。当注浆压力处于较低水平时,加固后地层粘聚力的提升受含水率和注浆压力影响明显。当注浆压力处于较高水平时,加固后不同含水率情况下地层土体粘聚力基本趋于一致,地层粘聚力的提升不再受含水率的影响。地层内摩擦角在注浆压密后的提升程度始终受自身含水率的影响。注浆压力的提升可进一步提高地层的抗渗能力。采用建立的注浆压力-地层物理力学参数关系模型对某工程实例进行计算分析,给出了满足地层加固要求的注浆压力设计值,注浆治理后开挖揭露浆脉清晰、地层稳定,所提出的模型可为全强风化砂页岩地层注浆治理参数设计提供参考。     

重复采动影响下采场坚硬覆岩离层水涌水致灾机制研究进展

 采场覆岩离层水水害是一种新型水害类型,迄今为止对其认识不是十分清楚。为了更好地对其进行研究,对该领域已有的研究成果进行梳理分析。首先,对9个典型的离层水水害事例进行整理、总结,得出5个方面的共同特征,分别是坚硬覆岩、多煤层或单煤层分层开采所引起的重复采动、离层区具有充沛的补给来源、积水离层带与采场之间存在隔水层形成封闭水体、具有冲击地压等诱发因素。其次,根据前人对离层水突水机制的阐述过程,总结出5种揭示离层水突水的观点,并基于物理场的角度把这5种观点归纳成3类:渗流场的单独作用、应力场的单独作用、渗流场和应力场的耦合作用。最后,指明了离层水害领域中5个研究重点,并展望了其发展方向。     

近水平矿体回采顶板覆岩冒落规律分析

针对近水平矿体回采过程中顶板持续垮冒、覆岩沉降及破坏这一复杂的应力重分布、变形和破坏的过程,借助RFPA数值模拟软件,考虑岩体的碎胀效应,以及围岩的不同本构关系,对顶板覆岩的冒落过程进行数值模拟。研究结果表明,碎胀后的岩体对上覆岩层会有一个支撑反力;所以考虑碎胀效应的两方案结果与参考文献相符,并得到了不同计算方案的冒落高度值。所得结果为矿体安全开采提供理论依据,并对认识和研究采场覆岩冒落规律具有一定的借鉴意义。     

松软煤层稳定顶板综放工作面的矿压显现特点

针对乌兰煤矿5343综放工作面的特殊开采条件,采用现场矿压观测和综合分析方法研究了松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现规律,掌握了其矿压显现的基本特点。5343综放工作面顶板初次来压步距24.2 m,周期来压步距平均9.41m,工作面支架平均载荷和最大载荷的差距不大,但支架前柱的载荷显著大于后柱的载荷。该结论有助于提高这类综放工作面的安全生产水平。研究结果表明,与一般的松软煤层综放工作面相比,松软煤层稳定顶板综放工作面的矿山压力显现相对比较剧烈,工作面存在着比较明显的周期来压现象,工作面煤壁片帮冒顶更为严重,工作面顶板管理难度很大;     

覆岩离层注浆控制沉降技术及计算模型

煤层开采以后,其开采周围的岩体的原始应力平衡状态因采动而受到破坏,应力将重新分布达到平衡。在此过程中,采空区上覆岩层将发生非连续破坏和连续移动,形成冒落带、离层带、弯曲带和松散冲积带的“四带”覆岩结构。利用岩移过程中形成的离层空间,通过地表钻孔向离层注浆,可减缓覆岩的进上步下沉。因此,以矿山开采沉陷理论和毕竟性薄板理论为基础提出了覆岩离层注浆沉降计算模型,可确定上覆岩层离层空间发育的层位和岩层间的     

基于Matlab曲线拟合的两带高度计算公式优化

 为了能够更准确地计算出煤矿开采中上覆岩层两带高度,针对《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中给出的垮落带和裂隙带高度计算公式计算范围较宽的问题,采用Matlab进行曲线拟合,建立了以上覆岩层强度和采厚为变量的量化计算公式,确定了其函数关系,使得计算范围的准确度提高,计算结果更可靠。本研究为单一长壁式全部垮落法开采两带高度的计算提供了更为准确的理论公式,有一定的理论意义和实用价值。