條帶開采條件下的覆巖離層注漿減沉技術(shù)體系研究.pdf

1、依托湖南省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“南方煤礦綠色安全開采技術(shù)體系研究”,以條帶開采和離層注漿減沉技術(shù)為基礎(chǔ),通過理論分析、數(shù)值模擬和工程實(shí)例驗(yàn)證等研究手段,研究了覆巖離層注漿與條帶開采耦合提高回采率和減沉效果的技術(shù)體系。
　　 根據(jù)煤系地層的結(jié)構(gòu)特征和頂板覆巖的運(yùn)動(dòng)特征,將整個(gè)覆巖結(jié)構(gòu)視為兩端固定的組合介質(zhì)梁,考慮到覆巖各層之間物理力學(xué)性質(zhì)的差異,應(yīng)用彈性梁理論、關(guān)鍵層理論推導(dǎo)了覆巖中關(guān)鍵層位置的判別公式,克服了原有判別公式在工程應(yīng)用中

2、的誤差和不便。
　　 采用數(shù)值模擬方法,研究了覆巖的動(dòng)態(tài)移動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力場(chǎng)分布的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、離層產(chǎn)生過程及擴(kuò)展規(guī)律、條帶煤柱的失穩(wěn)過程。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果和前人的研究成果,對(duì)離層的產(chǎn)生機(jī)理、條件及影響因素,離層位置的判別,條帶煤柱的穩(wěn)定性及判別,條帶尺寸的設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行了研究?；诓蓜?dòng)對(duì)離層層位的影響程度,將開始閉合前的離層劃分為三種狀態(tài):非充分采動(dòng)離層、充分采動(dòng)離層和超充分采動(dòng)離層,并揭示了離層空間、地表沉陷盆地和采區(qū)空間三者之

3、間的辯證關(guān)系,對(duì)指導(dǎo)離層注漿控制覆巖運(yùn)動(dòng)具有重要意義。
　　 將采場(chǎng)覆巖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為組合板結(jié)構(gòu),將各層巖層簡(jiǎn)化為承受均布荷載的四邊簡(jiǎn)支的矩形巖板,應(yīng)用彈性薄板理論推導(dǎo)了覆巖巖板荷載的計(jì)算公式以及覆巖離層特征量(空間體積、裂隙寬度、斷面面積)的計(jì)算公式,對(duì)計(jì)算注漿量和評(píng)價(jià)注漿效果具有重要意義。提出了離層注漿減沉的動(dòng)態(tài)模型,對(duì)減沉機(jī)理有了新的認(rèn)識(shí),認(rèn)為離層注漿減小了剩余離層空間,降低了地表潛在沉陷幅度。
　　 依據(jù)巖層移動(dòng)規(guī)律