采动覆岩卸荷膨胀累积效应

地下煤层开采引起的岩层运动是一系列安全和环境问题的根源,研究采动岩层运动规律是安全、高效、绿色开采的重要基础。通过对岩层运动过程的研究,揭示了采动覆岩卸荷膨胀累积效应及其对岩层运动规律的影响机制。研究表明:采动覆岩经历了卸荷膨胀与再压实的动态过程。受关键层结构控制,上覆岩层由下向上成组破断运动,关键层破断前,阻断了上覆载荷向下方岩层的传递,导致其因卸荷而产生膨胀,包括碎胀与弹性膨胀。随着关键层破断高度增加,覆岩卸荷高度同步增大,因卸荷而膨胀的岩层总厚度不断增大;同时卸荷煤岩也受到已破断关键层载荷的压实作用,从而造成覆岩卸荷膨胀总量的不断变化。将这种覆岩卸荷膨胀总量随覆岩卸荷高度动态变化的现象定义为采动覆岩卸荷膨胀累积效应,进而建立了理论模型,并通过淮北海孜煤矿巨厚火成岩下采煤覆岩裂隙实测进行了验证。结果表明,采动覆岩卸荷膨胀累积效应对采动岩层运动规律产生了重要影响,如影响覆岩关键层下离层量,影响覆岩关键层贯通破断的高度,影响不同开采条件的地表下沉系数等。采动覆岩卸荷膨胀累积效应改变了对离层存在形式的传统认识,该效应的存在导致关键层下最大离层量一般小于采高的10%,覆岩可注浆充填空间并非传统认识上的“离层区”,而主要是注浆充填压力“压实”作用下将覆岩卸荷累积膨胀所转化出的那部分空间,该发现指导了覆岩隔离注浆充填绿色开采技术的创新研发及其在建筑物压煤开采中的成功实践。     

覆岩隔离注浆充填技术在新义矿业的应用研究

为解决新义矿业地表村庄压煤问题，对该矿11090工作面实施覆岩隔离注浆填充不迁村技术。通过对注浆减沉原理进行分析，结合矿井地质条件，对相关参数进行预计，在对方案可行性、适用性进行判断的基础上，设计了完善的注浆填充技术方案，并对工程效果进行了预计。该技术可有效改善地表沉降现象，避免村庄的迁移，同时解放压煤资源，实现矿区可持续发展。     

向家坝二纵围堰柔性结构段基础施工技术初探

向家坝水电站二期纵向围堰上游段座落于厚达45～62 m的覆盖层上，为提高接头段深厚覆盖层地基承载力，且保证导流期不同江水位时的堰体稳定，优化调整方案为，将接头段和导水段改为柔性结构。详细介绍了柔性结构段基础处理中所涉及的施工程序、施工技术和异常情况处理等。二纵围堰经过了2009年和2010年两个汛期的考验，安全监测显示与实际运行表明，柔性结构体结构稳定。将导水结构堰体改为柔性结构体，不仅节约了投资，而且保证了二期截流工程按施工总进度计划实施。     

开采过程中上覆复杂急倾斜构造岩层运移规律模拟研究

为了解开采过程中，急倾斜且具有水平裂隙发育的上覆岩层运移规律和特点，使用PFC3D软件建立该条件下的岩层模型，并进行了开采过程模拟。利用PFC3D中的JSET和Bonds模拟了非连续和连续性的岩体构造形式。模拟结果表明：上覆关键层下部始终不出现拉力，而是沿着急倾斜构造面产生裂隙，同时在开采面附近上覆成层岩体构造面存在较大的剪切错动，但整体仍然稳定。对开采过程产生的岩体最大颗粒位移量和地表最大沉降量进行定量分析，分别得到了这两个变量与走向方向推进长度的多项式函数关系。定量分析也证明了与模拟过程分析类似的结果。     

重复采动覆岩裂隙率空间分布相似模拟研究——以陕北矿区为例

由于水资源短缺,陕北矿区利用采空区储存矿井水进行再利用,采空区储水量与采动裂隙空间分布密切相关,为准确预测采空区储水量,基于工作面上覆岩层断裂分带划分结果,确定煤矿地下水库的主要储水空间为垮落带与断裂带的裂隙空间,建立了采动覆岩裂隙率空间分布的计算方法,采用相似模拟试验得出了柠条塔矿1^-2煤和2^-2煤重复采动后上覆岩层的下沉曲线,计算出重复采动覆岩裂隙率在垂直和水平方向的空间分布情况。结果表明:沿垂直方向,随着高度增加,覆岩裂隙率逐渐减小,1^-2煤开采后岩层裂隙率由1.87%逐渐下降为1.18%,2^-2煤开采后,裂隙率由12.85%下降为4.11%;沿水平方向,垮落带、断裂带和弯曲下沉带的裂隙率在采空区边缘附近都会产生2个峰值,并且峰值位置逐渐向采空区中央移动,1^-2煤开采后,中间压实区的最大裂隙率为1.21%,两边离层区的最大裂隙率为2.19%,2^-2煤开采后,压实区和离层区最大裂隙率分别为16.1%和6.54%;重复开采后,上覆岩层的裂隙率显著增加,有...     

坚硬顶板切顶卸压围岩变形规律研究

为了进一步揭示坚硬顶板超前切顶卸压轨道下山的变形规律和保安煤柱的应力分布特征,以潞宁煤矿22115工作面开采为工程背景,利用相似材料模拟和现场实验,分析了坚硬顶板切顶轨道下山变形规律。结果表明:切顶可使采空区坚硬顶板在剪应力作用下沿着预制裂隙垮落,缩短悬顶长度,切断应力传递途径,有效缓解了保安煤柱承担的载荷。现场实践效果较好,巷道顶底板移近量约为320 mm,两帮移近量约为245 mm;切顶卸压技术是高应力坚硬顶板大变形巷道围岩控制有效途径之一。     

多元结构坝基双排防渗墙控渗效果试验研究

双排防渗墙已广泛应用于西南地区强弱互层深厚覆盖层地基,但双排防渗墙的间距及布置形式如何选择,控渗效果如何等都值得深入研究。基于非饱和土体渗流理论,以强弱互层深厚覆盖层坝基为研究对象,针对双排防渗墙进行试验研究,得出渗流量和出逸坡降,探讨各布置形式下双排防渗墙的控渗效果。研究表明:"前长后短"、"前短后长"、"前后同长"3种布置形式下总渗流量和出逸坡降都随着间距的增加而降低,"前长后短"、"前后同长"布置形式降低明显。坝体渗流量以间距L=13.2、16.5cm为分界线,先增大后降低;坝基渗流量以间距L=13.5、17.5cm为分界线,先降低后增大。双排防渗墙中深度较大的防渗墙消减的水头更大,两防渗墙深度一致时,前后防渗墙分别消减水头37.5%、50%。当前后防渗墙的深度之和一定时,双排防渗墙采用"前短后长"的布置形式相比采用"前长后短"的布置形式,能更有效降低渗流量和抑制出逸坡降,建议优先采用。     

岩溶覆盖层塌陷的原因分析及其半定量预测

在岩溶地区，覆盖层的塌陷成了工程建设的主要地质灾害之一。从广东省内三个大型公路建设工程发生的地面塌陷事故出发，概述了三大工程的地貌条件、工程地质条件和水文地质条件以及塌陷情况，详细分析了发生塌陷的机理及原因，并在此基础上，总结出发生塌陷的基本条件和影响塌陷的地质因素，按这些因素水平，赋予相应的权重，以此作为预测的依据，探讨在工程实践中如何更有效地对塌陷进行预测。最后，根据发生塌陷的机理，简要地提出在工程实践中的处理措施，达到指导生产的目的。     

开采沉陷动态数值仿真研究

在充分分析采场上覆岩体内部移动变形规律的基础上，建立了开采沉陷的动态分析模型，认为岩体运动有四大要素控制，即工作面推进、上覆岩体结构演变、岩体流变和矸石压缩流变。水平或近水平煤层可视为平面应变问题，编制了有限元分析专用程序，并用于实际的开采沉陷预计与控制工程中。     

考虑沉积作用的成层地基自重应力与沉降计算

研究了沉积作用对成层地基自重应力与沉降的影响，给出了相应的计算公式，并对几种情况下的计算结果进行了分析比较。结果表明，考虑沉积作用后自重应力将沿深度呈非线性变化，沉积作用对地基沉降的影响随荷载和土压缩性以及土层厚度的增加而增大。该研究结果可用于成层地基一维大应变固结分析。