覆岩离层注浆层位判定及隔浆层稳定性研究
郭文兵1
李龙翔2
杨伟强2
白二虎1
吴东涛2
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003;煤炭安全生产与清洁利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540032.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454003
摘要：覆岩离层注浆减沉技术是保护矿区地表建(构)筑物的重要手段之一,其中注浆层位选择与其下方隔浆层完整性是决定地表减沉效果的关键因素.采用理论分析、工程试验以及现场监测等手段,对覆岩离层注浆层位判别及其下方隔浆层稳定性进行了研究.通过理论分析方法对覆岩离层注浆过程中的隔浆层变形特征进行了研究,建立了基于弹性地基梁理论的隔浆层挠曲线方程,并根据岩层破坏程度,分区计算了隔浆层下方岩体的弹性地基系数,得到了注浆压力作用下隔浆层的最大弯曲下沉值;基于岩层破坏条件给出隔浆层稳定性分析方法,计算了注浆前后隔浆层下方自由空间的高度,并依据隔浆层最大弯曲下沉值与其下方自由空间的关系,对固支梁及弹性地基梁状态下的隔浆层完整性进行了判别;在此基础上,综合考虑注浆地层条件及隔浆层稳定性,提出了一种新的覆岩离层注浆层位判别方法.该方法通过计算导水裂隙带及各关键层高度确定潜在注浆层位,然后依据隔浆层完整性分析对各潜在注浆层位的可行性进行判别,最后引入安全系数对其稳定性进行评价.以某矿11090工作面为工程应用实例,依据该判别方法确定了合理注浆层位,在距煤层139.1 m处成功实施覆岩离层注浆充填,结合地表实测数据及地表下沉预计结果,该工作面实施注浆后,地表最大下沉值为230mm,下沉系数为0.12,减沉率达到77.6％.附近民房的最大倾斜值约为0.8 mm/m,水平变形值为0.7 mm/m,有效保护了矿区地表村庄民房,同时保障了井下采掘工作的正常进行,验证了注浆层位判别方法的合理性,为覆岩离层注浆层位设计及矿区地表沉陷控制提供了参考.
关键词：覆岩离层注浆隔浆层注浆层位地表沉陷控制弹性地基梁
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(U21A20108)国家自然科学基金(U22A20620)
论文发表日期：2025-01-27
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：17( 264-280 )
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