摘要：地下开采可能导致地表沉陷、基础设施损毁、土地破坏或地面积水等,进而诱发生态环境恶化。而采空区固体充填和覆岩离层注浆是控制岩层移动,减小采动损害的有效技术手段。传统的覆岩离层注浆往往采用关键层理论、数值模拟、相似材料模型实验和理论分析手段,因涉及的物理力学参数多、边界条件限制等,计算过程复杂,仅能给出离层层位,难以定量确定离层量。开采沉陷研究表明,采动覆岩与地表移动方向指向采空中心,移动边界可以简化为线性边界,基于下沉盆地主断面上地表下沉与任一覆岩下沉的面积相等和煤系地层的层状特征,构建了采动覆岩与地表下沉的关系模型,较好地反映了覆岩与地表下沉随边界角、工作面宽度、开采深度的发展演化规律。采动覆岩与地表下沉比值随埋藏深度增加而增大,反映了采动下沉效应从顶板向覆岩、地表的传递规律;随着宽深比的增加,同一层位岩层下沉与地表下沉比值减小,地表下沉增大;当边界角减小时,地表下沉范围增大,地表下沉值减小。结合钻孔揭示的覆岩结构与组合,可以逐层计算上覆岩层和地表的下沉值,利用两相邻岩层下沉的非一致性,可以确定各岩层间的离层量,通过计算导水裂隙带高度,剔除导水裂隙带内无法形成封闭充填空间的无效离层,进而优选确定出适用于覆岩离层注浆的最大离层及层位,为覆岩离层注浆减沉设计提供了简单、便捷的离层识别方法和离层量定量计算方法。

摘要：本文针对目前很热门的控制地表沉陷的措施一离层注浆，通过相似材料物理模拟、数值计算以及力学分析较系统地研究了覆岩离层要素与地质采矿条件的关系，在此基础上，总结提出采用离层注浆减沉方法的优化设计原则。

摘要：中煤华晋集团韩咀煤业有限公司受小窑破坏影响,巷道顶板围岩呈复合型状态,同时为了提高资源回收率,采用留设8 m小煤柱沿空掘巷方式布置32105工作面,为解决32105工作面辅运巷道沿空掘进期间顶板管理难题,对32105工作面辅运巷道实施覆岩离层注浆充填新技术。综合采用理论分析、现场测试、实验室试验等手段,分析了覆岩离层注浆充填技术原理和关键问题;测试了不同参数下矸石注浆充填材料的泌水特性和流动特性;设计了覆岩离层注浆充填系统,并进行工业性应用。实践证明:覆岩离层注浆是一种低成本高效的充填新技术,为类似煤矿控制顶板下沉、减少巷修工程提供了参考。

摘要：特厚易发火煤层沿空巷道变形严重、覆岩裂隙和离层发育范围广,易与采空区进行气体交流,同时大大降低顶板的承载能力,影响巷道安全使用,故对巷道顶板离层机理的研究十分必要。以彬县水帘洞矿3802工作面沿空巷道为工程背景,通过直接顶的特性和岩层质量指数建立特厚煤层沿空巷道覆岩结构模型,依据离层机理的不同将顶板离层分为上部结构区、中部稳定区和下部离层区,并分别阐释其离层特征及控制思路;在上述基础上,提出离层控制方案;通过FLAC3D数值软件验证方案中锚杆(索)各项参数的合理性;最后监测结果表明支护方案设计合理,离层效果控制明显,工程实践证明了研究结果的可行性。

摘要：为研究层状顶板在巷道开挖后的离层变形特征,确定顶板离层的准确位置,根据非线性接触理论,针对大宁煤矿大断面全煤巷道层状顶板结构特征,层间接触面采用状态非线性模拟的方法,构建了有限元计算模型,并运用ANSYS计算软件进行了数值模拟.模拟结果表明,大宁煤矿大断面全煤巷道在开挖后离层出现在顶板0.4,1.4,1.8和2.6 m深度位置,该计算结果基本与现场观测结果相符.研究结果表明,该计算方法对分析层状顶板变形、离层问题可行,对巷道围岩稳定性评价及支护设计有一定的参考价值.

摘要：龙游石窟5号洞顶板在多处有破坏痕迹和离层变形,经现场调研和实测,在洞室出口处顶板离层变形达75～78mm,侧面岩层出现悬臂梁式的破断现象。为了探讨龙游石窟5号洞顶板破坏过程,了解洞室的长期稳定性,基于最大拉应力追踪法和岩石断裂过程的反演数值模型,利用现场实测破坏形态及变形数据,对5号洞进行了流变断裂过程的数值模拟与反演分析。在反演分析过程中,运用正交试验方法,设计了27种数值模拟方案,通过正交试验设计的直观分析,获得了洞室顶板岩层与薄夹层的流变参数和其他敏感参数的最佳组合方案。利用所获得的参数最佳组合方案,对洞室进行了长期稳定性分析和流变断裂过程的数值模拟,数值模拟结果表明,在洞室出口处顶板离层变形达54.24mm,断裂部位与现场破断部位基本相同。此外,流变模拟分析中出现在洞室深部的顶板离层也十分明显,这一现象与现场观察到的表观变形形态比较相近。

摘要：为明确黏结刚度对层状顶板锚杆支护效用的影响,首先介绍了黏结刚度的概念及在FLAC3D中的实现方式,然后利用FLAC3D的interface单元建立了层状顶板巷道模型,综合pile和liner结构单元构建了仿真锚杆模型,并实现了预紧力施加功能,在原岩应力条件下分析了不同黏结刚度对层状顶板的支护效用。研究结果表明:在其他参数一定的条件下,黏结刚度控制锚杆的增阻特性,随黏结刚度增大,增阻特性由缓转急;锚杆支护可显著控制层状顶板离层,黏结刚度越大,控制效果越好;锚杆支护应力场可显著改善巷道围岩的应力状态,减小乃至消除拉应力分布,黏结刚度越大改善效果越明显;锚杆杆体受层理层间滑动影响会发生弯曲变形,但随黏结刚度增大,变形程度得到缓解。鉴于黏结刚度的重要性,提出了提高锚杆黏结刚度的技术途径:优化杆体外表形状、改善围岩接触条件、增强锚固剂黏结性能及提高锚固剂安装质量。

摘要：为掌握地下煤矿采空区覆岩层破坏特征及其对地表沉陷影响,准确预计地表移动变形值,针对不同的开采进度,从土力学与材料力学角度出发,分析了煤层上覆岩层结构变化特征,将其概化为3种形态梁模型:简支梁、悬臂梁、砌体梁,并考虑采空区是否充满与多层梁共存状态的情况,分别建立了相应的力学模型进行相关力学分析,依据公式推演分析了各阶段覆岩层的破断演化形态;基于不同阶段的覆岩层结构破坏状态,详细揭示了各阶段之间演化规律,并依据梁变形理论推算出各阶段覆岩结构的变形公式;结合离层在采空区净空间的传递衰减作用与其自身的动态发展过程,建立了充分采动离层从产生到发展为超充分采动离层的数学模型,推导出覆岩层的离层横向宽度;根据离层最后阶段的动态变化与发展的横向宽度,通过将离层的横向宽度作为下一上覆岩层梁模型的跨空距离,设计出充满离层与未充满离层状态下地表变形下沉的理论预计模型;为突出推导理论预计模型的相符性,通过实测数据与数值模拟相结合的方法对理论预计模型进行了验证,结合三道沟煤矿实测数据建立数值模拟模型,与实测数据进行比较得出最大相对误差为5.8%,在允许误差之内,将理论预计模型结果与数值模拟结果进行验证,验证了理论预计模型的合理性。

摘要：为解决综采面间留设煤柱而导致的采掘接续紧张、资源回收率低、采空区易形成应力集中等问题,采用实验室实验、数值模拟和现场实践等方法,对寺河煤矿二号井97307工作面97214巷道进行了切顶卸压沿空留巷技术研究。基于实验给出了煤岩体的物理力学参数,然后通过数值模拟分析给出了切顶高度、切顶角度、炮孔间距和补强支护等主要参数,最后在现场实践中将97214沿空留巷划分为四个区,不同区采用不同的支护方案和措施。巷道切顶卸压沿空留巷效果监测数据表明:采用切顶卸压留巷技术后,97307工作面切顶侧的支撑压力不仅低于未切顶侧巷,更远低于中部支架压力,巷道表面变形和离层分别在滞后工作面170 m和200 m处基本恒定不变,切顶卸压沿空留巷技术在97307工作面97214巷道的现场实践中取得了良好的效果。

摘要：为防止3116工作面回采对地表建筑物的损坏,采用UDEC数值模拟软件进行覆岩运动规律的分析,结合离层充填注浆技术,进行注浆方案的设计。设计注浆孔孔底与煤层间距86 m,注浆终孔压力为3.4~6 MPa,布置注浆孔9个,并在注浆方案实施后进行地面沉降量监测分析。结果表明:离层充填注浆方案实施后,建筑物围墙最大下沉量为30 mm,建筑物基本无下沉,充填注浆有效控制了地表的沉降。