采动覆岩离层注浆地表沉陷"四区"控制模型及应用
韩磊1
杨科2
王天君1
于祥2
裴春敏1
许起1
何祥2
1.山煤国际能源集团股份有限公司,山西太原 0300002.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点试验室,安徽淮南 232001;合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽合肥 230031
摘要：覆岩离层注浆技术已被证实是一种能够满足矿井无损开采与固废减排的新方法.为了有效控制采动引起的地面构筑物沉降,以关键层理论为基础对离层注浆开采全过程进行稳态分析.首次提出了采动覆岩离层注浆地表沉陷"四区"控制模型,分别为常规区、过渡区、注浆区和控制区,并推导出"四区"范围的计算公式.以3501工作面控制地面焦化厂沉降为工程背景,结合相似模拟与现场实测的沉陷观测数据对提出的"四区"模型进行验证,结果表明:相似模拟离层注浆地表沉陷曲线呈不规则的"V"字形,工作面地表下沉量先快速增大,到达最大下沉点后,地表下沉量先快速减小,随后减小速率逐渐变缓,沉陷曲线表现出明显的"四区"分布,最大下沉量为 1589 mm,出现在常规区与过渡区的接触边界,过渡区与注浆区接触边界下沉量为 497.94 mm,控制区内基本无下沉;基于概率积分法预测的注浆条件下采动引起的地表下沉量、水平变形、倾斜和曲率与现场实测结果相符,但明显小于未注浆条件下的预测值,确定了注浆条件下地表变形满足构筑物Ⅰ级损坏等级的要求;结合矿井的实际工程地质及实际观测数据,得到常规区范围为 261.19 m,过渡区范围为 246.09 m,注浆区范围为 655.25 m,控制区范围为 199.53 m.提出的"四区"控制模型为研究离层注浆开采沉陷问题提供了基础理论依据.
关键词：离层注浆"四区"控制模型关键层地表沉陷损坏等级概率积分法
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家重点研发计划(2019YFC1904304)国家自然科学基金(52130402)安徽省高等学校科学研究项目(2022AH050839)
论文发表日期：2023-08-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 23-35 )
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