煤礦覆巖離層注漿減緩地表沉降機(jī)理與應(yīng)用探討

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1、第28卷第4期　　　　　　　　　　　　　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)　　　　　　　　　　　Vol.28No.41999年7月　　　　　　　　JournalofChinaUniversityofMining&TechnologyJuly1999煤礦覆巖離層注漿減緩地表沉降機(jī)理與應(yīng)用探討王金莊　康建榮　吳立新(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源開發(fā)工程系　北京100083)摘要　對(duì)采動(dòng)覆巖離層發(fā)展的時(shí)空規(guī)律、離層帶注漿減沉效果評(píng)價(jià)方法和離層帶注漿減緩地表下沉在建(構(gòu))筑物下采煤中的應(yīng)用等問題進(jìn)行了探討1認(rèn)為:在相同地質(zhì)采礦條件下,離層帶高度隨采空區(qū)尺寸變化

2、而變化,當(dāng)采空區(qū)尺寸達(dá)到充分采動(dòng)尺寸后,離層帶高度達(dá)到該條件下的最大值;準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)注漿效果應(yīng)是根據(jù)同一采區(qū)實(shí)施注漿后的實(shí)測(cè)地表下沉盆地體積與未實(shí)施注漿的實(shí)測(cè)下沉盆地體積比較而定.關(guān)鍵詞　離層注漿,地表沉降,效果評(píng)價(jià)中圖分類號(hào)　TD325第一作者簡(jiǎn)介　王金莊,男,1933年生,教授,博士生導(dǎo)師　　礦山巖層移動(dòng)過程中的層間分離現(xiàn)象,50年斷、垮落,垮落的不規(guī)則巖塊充填采空區(qū),形成垮落代末原蘇聯(lián)的開采沉陷學(xué)者根據(jù)巖體內(nèi)部移動(dòng)觀帶.直接頂以上的巖層依次產(chǎn)生離層、彎曲下沉和[1]測(cè)和相似材料模擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn),后來(lái)一些學(xué)者垂直于層面的裂

3、縫,其破壞范圍呈拱形,如圖1所對(duì)采動(dòng)覆巖內(nèi)部離層的形成和發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了實(shí)示.[2,3]地觀測(cè)和理論研究,70年代末至80年代初進(jìn)隨著回采工作面的擴(kuò)大,工作面由位置1推進(jìn)行了離層注漿減緩地表沉降的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn).到位置2或3,直接頂板以上巖層在縱向和橫向的3自80年代后期撫順礦務(wù)局在我國(guó)首次采用破壞范圍逐漸擴(kuò)大,此破壞過程自下而上依次向上覆巖離層帶注漿減緩地表沉降的試驗(yàn)取得成功之傳遞.隨著距采空區(qū)距離的增大,破壞過程逐漸由后,此項(xiàng)技術(shù)引起了我國(guó)從事開采沉陷及“三下”采劇烈變緩慢.這種破壞過程發(fā)展到一定高度后,上煤的專家和現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)

4、人員的重視,先后有大屯部離層裂縫的保留時(shí)間比下部離層裂縫保留時(shí)間[4][5]33徐莊煤礦、新汶華豐煤礦、兗州東灘煤礦等相對(duì)長(zhǎng)些,而垂直于層面的裂縫變?nèi)?、連通性差,如進(jìn)行了離層注漿減緩地表沉降現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn).有的碩圖2所示.特別當(dāng)在這一區(qū)域存在有相對(duì)較厚而堅(jiān)士、博士研究生以此為論文題目進(jìn)行理論研究,科硬的巖層時(shí),巖層依次分層彎曲下沉非同步現(xiàn)象更技工作者以此技術(shù)為題立項(xiàng)進(jìn)行研究,所有這些都明顯,因而更易出現(xiàn)較大離層裂縫.這種離層裂縫取得了一定的成果,為該項(xiàng)技術(shù)做出了貢獻(xiàn).的大小、位置和保留時(shí)間的長(zhǎng)短與巖層性質(zhì)和結(jié)構(gòu)煤礦離層帶注漿是減緩

5、地表沉降的新途徑,但有關(guān).這種相對(duì)厚而堅(jiān)硬的巖層是形成較大離層裂到目前為止,在理論上和技術(shù)上還都不成熟,還有縫并相對(duì)保留較長(zhǎng)時(shí)間的好條件,它對(duì)地表沉陷起許多問題需要進(jìn)一步進(jìn)行理論探討和實(shí)踐驗(yàn)證.控制作用.它一方面阻遏其下伏巖層垮落、斷裂趨1　采動(dòng)覆巖破壞機(jī)理及離層發(fā)展時(shí)空規(guī)律勢(shì)向上發(fā)展,一方面又托住或減緩其上覆直至地表的巖土層向下移動(dòng).我們稱這種厚而堅(jiān)硬的巖層為在采用長(zhǎng)壁工作面全部垮落法開采時(shí),回采工[6,7]托板或控制層.作面從開切眼開始,推進(jìn)到一定距離后,上覆巖層從離層注漿角度,我們稱離層裂縫保留時(shí)間相開始破壞.采空區(qū)上

6、方巖層在上覆巖層重力作用對(duì)長(zhǎng)一些,而垂直于層面的裂縫少或不出現(xiàn),且導(dǎo)下,由于受拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的作用,直接頂首先破收稿日期　199811173范學(xué)理,趙德深1減緩礦區(qū)地表沉陷的新途徑1全國(guó)礦山測(cè)量學(xué)術(shù)會(huì)議,1991,唐山33黃培竹,李香臣1放頂煤條件下覆巖離層注漿減緩地表沉陷研究1礦山測(cè)量專業(yè)委員會(huì)第15屆學(xué)術(shù)會(huì)議,1998,廬山3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)　　　　　　　　　　　　　　　　　　第3228卷圖1　采動(dòng)覆巖破壞和移動(dòng)范圍發(fā)展示意圖Fig.1Thebreakageandmovement

7、scopeofoverburdenstrataduetocoalmining定值不變,離層裂縫將尾隨回采工作面的推進(jìn)而向前重復(fù)其發(fā)生、發(fā)展和閉合過程.最大離層空間滯后回采工作面一段距離,此距離主要與上覆巖層的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和工作面推進(jìn)速度等因素有關(guān),一般應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)和對(duì)具體地層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)采礦條件綜合分析而定.實(shí)踐中,宜注漿的離層空間起始位置,做為一種近似方法,可從工作面處用W角(一般,W=65～75°)確定.生產(chǎn)實(shí)踐中,傾斜方向工作面的長(zhǎng)度多介于100～200m之間,盡管一般在走向方向上開采范圍可以達(dá)到充分采動(dòng)尺寸,但由于開采深圖

8、2　采動(dòng)覆巖破壞和移動(dòng)分帶示意圖度多超過400m,所以在傾斜方向上一般都達(dá)不到Fig.2Thebreakageandmovementzonesofoverburdenstrataduetocoalmining充分采動(dòng),甚至是極不充分采動(dòng).在這種情況下,覆水性差的區(qū)域?yàn)殡x層帶.離層帶實(shí)際上是