长壁缓倾斜老采空区点柱式注浆新方法

在分析长壁老采空区"活化"变形机理的基础上,结合部分开采岩层移动控制理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究。结果表明:长壁缓倾斜老采空区注浆充填方式可分为点柱式注浆、带状式注浆和全部注浆3种类型,并简要分析了各类注浆充填老采空区控制残余变形机理。提出了长壁老采空区点柱式注浆设计新方法,并通过理论研究给出了注浆柱尺寸和注浆孔间距设计原则;注浆孔首先应布置在采空区边界附近(注浆体扩散半径范围内),对采空区边界空洞和欠压密区进行注浆充填。     

采空区带状注浆加固机理及其数值分析

 对采空区进行注浆加固处理目前已成为解决采空区上方建筑物地基稳定性问题的重要途径,结合注浆加固机理和条带开采理论对控制采空区残余沉降的带状注浆方法的注浆适用范围、模型、机理以及相关参数进行了较深入的研究,运用数值模拟的方法对带状注浆前后以及施加建筑荷载后的地基沉降变形、垂直应力进行了对比分析,结果表明,在合理布置注浆条带宽度、钻孔间距和注浆工艺的前提下,带状注浆可以有效的控制采空区的残余变形,从而保证上方建（构）筑物的安全使用。     

水库下伏采空区覆岩裂隙探查与综合防治技术

以火石咀煤矿8712工作面采空区注浆充填治理工程为背景,基于开采沉陷理论,利用钻孔波速测试和压水试验,阐明了综放开采后上覆岩层裂隙发育特征。结果表明:综放开采后上覆岩层整体移动过程中,岩体完整性受到不同程度破坏,采空区边缘处形成呈带状分布水平宽度约60 m的张拉断裂带。采用"库底防渗、采空区充填注浆、影响区域残余变形监测"的综合防治技术,取得良好治理效果。     

长壁开采老采空区注浆充填范围确定方法

浅部老采空区注浆充填是保证老采空区建筑物地基稳定的有效措施,在确定充填治理范围时,目前大多采用正在开采的地表移动角确定注浆充填范围,这将导致充填范围过大,造成不必要的浪费,为此,基于国内开采沉陷资料,首先建立了正在开采的地表移动角与深厚比的关系,然后在分析老采空区变形机理基础上,提出了残余移动角的思想,根据残余移动与正在开采的地表移动相似性,建立了残余移动角与老采空区开采深度、等效开采厚度之间的关系,给出了老采空区充填注浆范围的确定方法,为老采空区充填治理范围的确定,提供了可靠的理论和方法.     

长壁老采空区残余沉降计算方法研究

在深入分析老采空区残余沉降机理的基础上,认为采动破裂岩体空隙是老采空区残余沉降的主要诱因,采用国内外得到的有关破裂岩体应力应变关系及采动破裂岩体高度计算方法,建立了老采空区残余下沉系数计算方法,分析了残余下沉系数与覆岩岩性、开采厚度、开采深度及建筑物载荷的关系。研究表明:①当开采厚度相同时,开采深度越小,残余下沉系数越大,说明后期可能产生的地表残余沉降越大;当开采深度相同时,开采厚度越大,残余下沉系数越小;②在建筑载荷与原岩应力比相同情况下,开采深度越小,下沉系数增加量越大,对老采空区的影响越大。     

老采空区地面建筑技术研究及应用

为科学地利用采煤塌陷区进行地面建筑,保证新建建(构)筑物的安全正常使用,采用理论研究与现场实践相结合的方法,系统研究了地表残余变形值的计算、老采空区地基稳定性评价方法、地基处理技术及新建建(构)筑物抗变形技术措施,得出了在采空区上方进行地面建筑时,其最小开采深度必须大于垮落裂缝带高度与建筑荷载影响深度两者之和的结论,在确定新建建筑物的建设高度时,还要考虑地表的残余沉陷变形值,尤其是地表倾斜变形值。对采深较浅或地质采矿条件复杂不能满足建筑要求时,还要考虑对采空区进行注浆处理。该技术在平顶山、唐山、晋城、焦作等资源性城市得到了成功推广应用。     

淄博某采空区场地建筑适宜性评价研究

根据研究区岩土层结构和地下煤层的赋存特征及煤炭开采背景,运用概率积分法,预测拟建场地多层采空区条件下的地表残余变形,并计算拟建场地浅部2煤采空区的垮落断裂带发育高度及建筑荷载作用下的地基附加应力影响深度。结果表明:拟建场地残余变形中最大沉降量为130 mm,最大倾斜值为1. 8 mm/m,均小于规范规定的建筑物地基变形允许值;拟建建筑地基附加应力最大影响深度为地下58. 3 m,小于2煤采空区垮落断裂带顶部的埋深,地基附加应力不足以引发采空区的"活化";在建筑基础刚度、地基处理等方面满足规范要求的前提下,拟建场地作为建筑场地是适宜的。     

老采空区上方拟建高层建筑物稳定性评估

针对老采空区建设高层建筑物稳定性差的难题,利用理论分析和数值模拟对老采空区拟建高层建筑物稳定性进行评估,得出9#煤层垮落带最大高度为12.4m,导水裂缝带高度为54.4m。10-2#煤层垮落带最大高度为9.2m,导水裂缝带高度为35m。高层建筑物建成后会造成9#煤层采空区二次活化,10-2#煤层采空区也会受到叠加活化效应的影响;待建立18F高层建筑物后,地表发生二次沉降,地基下沉最大值为56.5mm;9#煤层、10-2#煤层采空区注浆充填后,地表沉降减小至6.58mm左右,表明采用地面预注浆工艺能够保证18F高层建筑物的稳定。     

条带间垮落区注浆充填覆岩移动规律研究

结合工程背景,采用相似材料模拟试验,对比研究了条带开采垮落区注浆充填与条带开采覆岩移动特征.结果表明:在已开采条带垮落区实施注浆充填能有效地减小覆岩垮落角和垮落高度,既可阻止主关键层破断,又可限制煤岩柱侧向垮落和变形,使相邻工作面垮落空间无法贯通,形成非充分开采;与条带开采相比,当充填量为30%时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形、又可提高煤炭采出率20%, "关键层-煤柱-注浆充填体"的共同作用可有效地控制开采沉陷.     

老采空区破碎地基注浆方案设计与实施

结合某工程实例,对老采空区破碎地基注浆的相关技术进行了研究和实施.确定了老采空区地基充填注浆的范围.根据破碎地基特点和浆液扩散规律,设计了注浆的孔位,确定了注浆材料的配比和施工工艺.检验孔的钻探结果表明,实际的注浆效果达到了设计目的,地基强度达到了保证地面建(构)筑物安全的要求.     

采煤沉陷区建设用地综合治理成套技术及应用

以淮北矿业集团拟建办公中心在采煤沉陷区进行建设为例,提出了针对老采空区的综合勘察技术;基于老采空区残余空间、破裂岩体裂隙分布规律、建筑荷载作用下老采空区的变形破坏规律及地表变形的时间效应,提出了采煤沉陷区建设用地地基稳定性评价方法;基于工程实践,提出了老采空区注浆治理的设计和检测方法,并初步形成老采空区治理效果检验标准;最终形成了包括老采空区勘察技术、采煤沉陷区地基稳定性评价技术、老采空区注浆治理技术、注浆效果检测及后评价技术的采煤沉陷区建设用地综合治理成套技术。该技术的应用为采煤沉陷区土地资源利用提供了新途径。     

采煤塌陷区土地建筑利用技术与工程应用

我国采煤塌陷区土地量大面广利用率低,加大对采煤塌陷区土地利用具有重要意义。为科学评估采煤塌陷区土地建筑利用的可行性和适宜性,采用理论计算和工程验证方法研究了塌陷区建筑地基的稳定性。在充分分析研究区下方老采空区特征和分布情况的基础上,采用概率积分法并选择合理的残余沉陷预计参数计算了该区地表后期的残余沉陷变形。采用地基附加应力法计算了新建建筑荷载在采空区上方地层中的影响深度,通过对比其与垮落裂隙带高度的空间位置关系来定量评价老采空区地基稳定性,并综合考虑地表倾斜变形指标确定建筑物高度。为确保建筑物安全使用,提出了基于地表残余沉陷变形的建筑物抗变形措施。研究表明：研究区后期将承受Ⅰ级残余沉陷变形,新建建筑荷载影响深度不会波及到垮落裂隙带范围,不会导致老采空区“活化”,实践效果验证了评价结论的可靠性;对采煤塌陷区进行工程建设利用和商业开发具有可行性,可以有效利用塌陷区废弃土地资源,生态效益和社会效益良好。     

采煤塌陷区土地建筑利用技术与工程应用

我国采煤塌陷区土地量大面广利用率低,加大对采煤塌陷区土地利用具有重要意义。为科学评估采煤塌陷区土地建筑利用的可行性和适宜性,采用理论计算和工程验证方法研究了塌陷区建筑地基的稳定性。在充分分析研究区下方老采空区特征和分布情况的基础上,采用概率积分法并选择合理的残余沉陷预计参数计算了该区地表后期的残余沉陷变形。采用地基附加应力法计算了新建建筑荷载在采空区上方地层中的影响深度,通过对比其与垮落裂隙带高度的空间位置关系来定量评价老采空区地基稳定性,并综合考虑地表倾斜变形指标确定建筑物高度。为确保建筑物安全使用,提出了基于地表残余沉陷变形的建筑物抗变形措施。研究表明：研究区后期将承受Ⅰ级残余沉陷变形,新建建筑荷载影响深度不会波及到垮落裂隙带范围,不会导致老采空区“活化”,实践效果验证了评价结论的可靠性;对采煤塌陷区进行工程建设利用和商业开发具有可行性,可以有效利用塌陷区废弃土地资源,生态效益和社会效益良好。     

Deformation of mining caving zone grouting compound rock under overlying strata pressure

To solve the problem of surface subsidence caused by mining, the main method is to reasonably process coal mining space. “Mining caving zone high-pressure grouting pulverized coal ash hydromass controlling roof and overlying strata movement” technology is one of processing methods. After grouting pulverized coal ash hydromass in mining caving zone, formed one kind of special material which is used to support roof and effectively control the subsidence of overlying strata. For the accurate calculation of roof mining subsidence at grouting state, based on the characteristics of such materials, established its constitutive equation based on certain assumptions, gave deformation calculation method when the compound rock supports overlying strata, lay foundation for the actual calculation of subsidence of overlying strata after grouting and the promotion of mining caving zone grouting technology.     

条带开采与固体充填开采地表沉陷规律研究

目前,建筑物下采煤通常采用条带开采和充填开采,为了研究这2种建筑物下采煤方法的地表移动变形规律,结合花园煤矿条带开采和固体充填开采实测数据,分别进行了地表静态、动态移动变形规律分析。研究得出：条带开采走向边界角56°,固体充填开采走向边界角57°、上山边界角62°、下山边界角53°;两者的地表移动盆地特征基本符合传统垮落法开采地表沉陷规律,但两者动态移动变形规律与其相比有一定的差异,在工作面回采过程中两者地表点下沉速度较小,出现多处峰值现象,基本不存在传统垮落法开采地表急剧下沉的活跃阶段。最后反演出地表预计概率积分法模型各参数。上述研究将为类似矿区地表沉陷预计以及开采方案设计提供一定的参考和指导。     

采空区覆岩破坏变形特征研究

以成庄矿4322综采工作面为工程背景,采用分析软件RFPA 2D对该工作面采空区覆岩破坏变形特征进行了数值仿真模拟研究。结果表明:受采矿应力大小、类型及分布等差异性影响,导致不同层段覆岩垮落、裂隙发育程度及类型、裂隙发育高度不同,并在采空区覆岩自下而上依次形成“垮落带、裂隙带及下沉弯曲带”等三个特征明显的采矿破坏变形带。采空区稳定形成后,垮落带最大发育高度达24 m(约3~4倍采高),裂隙带最大高度可达56 m(约9倍采高)。     

复采综放工作面火灾原因分析及防灭火措施

分析了红会一矿复采综放工作面的3起火灾事故,通过研究分析堵漏风、直接消除可燃物、注水降温、布孔注浆和注氮防灭火的作用、缺点及适用条件,提出了小煤矿采空区采取复喷复灌堵漏、预插管火区预测预报、爆破弱化区域采前预灌等预防小煤矿破坏区自燃措施,以及消火道或钻孔高位注浆、喷浆包帮包底堵漏消除工作面内火灾、预埋管低位注浆、高位注氮消除采空区火灾的治理方案。