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1.
基于数值计算的覆岩移动离层量计算方法 总被引:8,自引:0,他引:8
地下煤层开采后造成的地表沉陷,对矿区环境,特别是铁路、房屋等建筑物造成重大危害。覆岩离层带高压注浆减缓地表沉降技术可以有效地减少或缓和沉降向地表发展。离层空间发育大小是进行离层带高压注浆工程设计的重要参数之一。文章的研究基于数值模拟,采用三次样条曲线回归方法,推导出一套计算采动覆岩离层量大小的公式。配合有限元计算,可以动态地计算离层空间的变化过程。对离层带高压注浆减缓地表沉降工程具有指导意义。 相似文献
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矿区塌陷控制与灾害防治技术研究 总被引:5,自引:0,他引:5
采矿区覆岩及地表塌陷是涉及全球性人为环境灾害之一,控制与防护由地下采矿引起的地表塌陷灾害的技术途径主要有地下开采技术措施、地层控制措施和地面防护措施。文章基于岩层移动理论,阐述了地下采矿引起的覆岩移动、变形和坡坏规律,及地表塌陷及环境的影响特征。讨论了沉陷控制与灾害防治的技术途径,提出了解决地面大面积塌陷控制的地下多层位联合注浆方法,探讨了覆岩离层注浆控制与减缓地表沉陷技术的理论、方法、研究现状及发展与应用前景。 相似文献
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在浅部资源渐趋枯竭的背景下,针对大量“三下”压覆煤炭,离层注浆减沉技术越来越受到广泛应用。不过目前条带式充填开采基础上的离层注浆工艺研究还比较欠缺,结合邢台某矿条带式充填开采+离层注浆减沉实践,通过充填后采高等效换算,条带开采工作面注浆关键层优化、邻空工作面注浆孔位确定和注浆压力持续控制等关键技术,实现了条带式充填开采回收以往煤柱的地表沉降控制,地表沉降幅度在30mm以内,补充了不同条件的离层注浆工艺研究,对以往条带式开采矿井剩余煤柱的绿色回收有重要意义。 相似文献
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为了解决上覆岩层中无明显厚硬岩层、采动过程中难以产生较大尺寸离层空间、离层注浆充填率低的问题,提出采动覆岩离层多层位注浆技术。通过相似材料模拟实验对多层位离层注浆覆岩时空演化规律进行研究,并在淮北矿区某工作面进行现场试验。结果表明:在无较大采动覆岩离层情况下,采用增加钻孔数目的多层位离层注浆方法,在采动覆岩内部形成不同扩散半径的注浆充填体,共同叠加支撑上覆岩层,可以有效减小覆岩破坏程度。实施多层位离层注浆方法,可以有效提高注浆总量和注采比,地表减沉率可达79.92%。提出的离层注浆量计算公式可以精确预计浆液灌注量,准确率超过91%,可为覆岩离层注浆工程提供指导,并为注浆减沉率预计提供参考。这为解决煤炭资源开采引起的地表沉陷问题提供了一种有效和经济的方法,同时扩大覆岩注浆技术的应用范围。 相似文献
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我国煤炭资源的长期大规模开发和利用引发了一系列环境问题,主要包括环境污染、资源破坏和地质灾害三类。地下充填方法是一种行之有效的生态环境修复方式。新型离层注浆技术可有效预防因采煤塌陷产生的环境问题,同时解决煤矿建筑物压煤问题,实现顺序开采,延长了煤矿生产年限,缓解了矿山关闭所带来的环境问题。中国煤炭地质总局在采煤沉陷治理领域以新型覆岩离层注浆技术为核心,形成了产学研用一体化的采煤沉陷区治理综合技术体系。通过对新型离层注浆技术的研究与实践,形成了厚煤层覆岩离层注浆控制采空塌陷技术体系,完善和发展了采空塌陷控制理论与技术。该技术在夏店煤矿得到了成功应用,取得了较好的经济和社会效益 相似文献
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矿区岩溶地表塌陷神经网络预测研究 总被引:3,自引:0,他引:3
针对近年来某矿岩溶地表塌陷频繁发生的现象,分析确定了影响地表塌陷的主要因素,构建了矿区岩溶地表塌陷预测BP神经网络模型,以训练后的BP网络模型对矿山帷幕注浆三期工程完成后可能形成的地表塌陷区的空间分布进行预测。并针对矿山现实塌陷情况,结合各区预测塌陷危险分级结果,提出了相应的岩溶地表塌陷灾害防治措施。实践表明,所建模型的预测结果与矿区地表塌陷实际情况相符,可为矿山后续帷幕注浆工程的设计与施工提供有益借鉴,为岩溶矿区地表塌陷灾害提供预警支持。 相似文献
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杨伦 《中国地质灾害与防治学报》2006,17(1):102-104,123
20a前在抚顺老虎台煤矿512采区进行的我国首例离层注浆减沉试验为探索煤矿可持续开采技术提供了宝贵经验。试验采区地表下沉比预计小的真正原因是采空区密实水砂充填(充满率为70%~85%),覆岩中巨厚绿色页岩层遇水碎胀(碎胀率为185%)和大采深极不充分采动(采动程度系数为0.14)。离层注浆主要起到了使绿色页岩层碎胀的作用,而留在覆岩离层中的粉煤灰量极少(只占煤炭采出体积的3%)难以起到减沉作用。试验结果说明该技术在缓沉方面比减沉更有效。 相似文献
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采用注浆模拟试验与数值分析等研究方法,探讨了砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体抗压强度等参数预测计算模型,并设计试验对其进行了验证。试验结果表明,砾石土层中注浆的注浆量、浆液扩散半径及结石体的抗压强度等参数预测计算模型计算的注浆量、浆液扩散半径与注浆结石体抗压强度的理论值与试验实测值间虽分别有10%、5%、10%左右的差异,但均相差不大,因此,可用来预测砾石土层实际注浆工程中的注浆量、浆液扩散半径及注浆形成的结石体的抗压强度等参数。研究成果不仅可为砾石土层实际注浆工程实践提供理论支撑,还可为砾石土诱发的滑坡、泥石流等灾害的防灾减灾提供技术参考。 相似文献
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陕北浅埋煤层开采引起了一系列的生态环境问题,保水采煤成为陕北乃至整个西北地区煤炭资源科学开采的关键。以神南矿区为例,研究了黄土、红土隔水层的隔水性及采煤对其隔水性的影响。神南矿区砂土基型煤层的保水开采的关键隔水层为上覆粘土层,室内、外试验显示:粘土层失稳后流量猛增形成裂隙流,不利于保水采煤;黄土受地面张裂隙发育的剪切作用处于破碎状态,采动后渗透系数表现为数个数量级的变化;红土处于整体下沉带,受附加应力影响表现出较大的塑性变形,采动后渗透性减小,有利于保水采煤。为实现保水采煤,保证粘土层整体不失稳,宜采用回填采空区技术对地面沉降以及土体围压进行控制,当地面沉降量减小时黄土层可保持不失稳,当侧限应力存在时粘土层的稳定性亦可以保持。 相似文献
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矿区地面塌陷控制技术研究现状与发展方向 总被引:9,自引:0,他引:9
煤矿开采引起的地面塌陷问题由来已久,属于一种人为的灾害现象,给矿区工农业生产、人民生活、环境卫生乃至经济发展及生态平衡等方面带来严重的不良影响.文章从可持续发展战略角度分析了采煤塌陷的危害与控制意义,论述了塌陷控制的研究现状及其在防灾减灾研究领域中的地位与作用,提出了建立以覆岩离层充填减沉技术为核心的综合技术系统是控制采煤塌陷的发展方向. 相似文献
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The effect of clay dehydration on land subsidence in the Yun-Lin coastal area, Taiwan 总被引:1,自引:2,他引:1
The smectite dehydration theory developed by Ransom and Helgeson was applied for simulation of land subsidence in the Yun-Lin
coastal area, Taiwan. The volumetric reduction of smectite clay at equilibrium state was computed by assuming that the dehydration
of interlayer water in smectite clay can be described with a regular solid solution reaction. By using the in situ stratigraphic
data collected from the subsidence monitoring wells in the simulated area, the amounts of land subsidence caused by smectite
dehydration in three scenarios with pressure variation were calculated. The results indicate that significant amounts of land
subsidence can be attributed to smectite dehydration. This finding reveals that smectite dehydration is of importance for
assessment and prediction of land subsidence. Additionally, the results also indicate the overburden weight has a larger effect
on clay dehydration than the effective stress change resulting from over-pumping, although both of them induce relatively
minor variations on land subsidence.
Received: 23 February 2000 · Accepted: 23 March 2000 相似文献
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郑州超化煤矿山西组泥质岩中粘土矿物及地化研究 总被引:3,自引:0,他引:3
为了恢复郑州超化煤矿山西组沉积时盆地的介质环境条件,利用X射线衍射和等离子光谱分析技术对研究区泥质岩的粘土矿物和微量元素进行了分析,研究表明研究区泥质岩中微量元素和粘土矿物组成在二1煤层的上下明显存在差异:B、Sr/Ba、P、CaO、MgO、V、Li、Ni、Zn含量在底板泥质岩中含量较高,而在顶板以上泥质岩中含量明显降低;TiO2、Cu和Co含量在垂向上的变化趋势与上述元素相反;伊/蒙间层矿物和伊利石在底板泥质岩中含量较高,而顶板以上泥质岩中高岭石具有增高趋势。这反映出二1煤层底板明显受到海水影响,而在煤层形成以后海水影响明显减弱。 相似文献
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Mining induced subsidence can significantly affect mining costs where major surface facilities and natural environment need to be protected. Overburden grout injection is a technology used to control coal mine subsidence by injecting the mine waste material extracted from the coal back into the inter-burden rock during longwall mining. The flowing slurry is here categorised as a nonlinear viscous cohesive (Bingham plastic) fluid. During longwall mining the grout slurry is pumped into the separated beds of the rock mass through a central vertical borehole, which is drilled deep into the inter-burden rock strata above the coal seam. However, a blockage can occur in the injection system when the slurry velocity falls below a certain critical threshold velocity, indicating a material phase change from cohesive-viscous to cohesive-frictional. In situ field injection tests through boreholes have been simulated at a smaller scale at the CSIRO laboratory in Brisbane by pumping the slurry through a radial disk (gap = 4 mm) from its centre. Laboratory experiments indicate a general, nonlinear, cohesive, viscous, frictional model for shear behaviour of the slurry, in which the material shear parameters are functions of the disk radial distance. Complete dimensional and dimensionless analytical solutions have been developed based on an approach related to Bingham–Herschel–Bulkley fluid mechanics. The derived formulae include relations for minimum pump pressure, local pressure and pressure gradient, wall shear stress, volume rate, velocity and velocity gradient. The theoretical results match the experimental measurements. The experiments covered slurries with maximum particle sizes of 0.5 to 2 mm with about 50% being larger than 100 µm. The viscosities at the various solids concentrations were measured with a standard torsion viscometer. This study differs from the previous research in several distinct aspects, namely, consideration of the variable shear parameters rather than fixed values, inclusion of total nonlinear behaviour, and implementation of a friction function to mimic behaviour of the deposited and consolidating stiff slurry, which can cause a significant pressure rise as a result of the increased shear resistance. 相似文献
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弱透水层或(和)弱透水性夹层中低渗透性黏土体的存在是地面沉降赖以形成的物质基础,其渗透特征是影响地面沉降评价、模拟与预测的最基本参数之一。本文以华北平原衡水沉降中心区的钻孔黏性土样为对象,利用高压三轴渗透试验仪进行了土样的渗透试验。结果表明:黏性土体的渗透系数随土体埋深和渗透压力增加而呈现总体逐渐减小的趋势,在时间上总体表现为开始时迅速减小而后逐渐趋于稳定的特点,但是由于地下水位季节性波动或者地下水大量被抽取,部分地层黏土其渗透系数与总体趋势有所差异。最后文章结合电镜扫描试验及分形技术分析了土体微观结构对其渗透特征的控制作用。 相似文献
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为了定量研究煤层气井解吸特征,文章通过煤样解吸实验获取解吸曲线并进行拟合回归得到了煤样解吸曲线定量表征公式。结果表明:煤样解吸曲线可以用来定量表征;解吸体积常数可表征煤样的最大解吸量,解吸时间常数表征解吸气体体积达到最大解吸气体积一半时所用的解吸时间;煤样初始解吸速率等于解吸体积常数与解吸时间常数之比,煤样解吸速率随着解吸体积常数增加而增加,随着解吸时间常数增加而降低。解吸时间常数与吸附时间成线性正相关关系,解吸时间常数越大,煤样解吸速率越小;在工程上可以用解吸体积常数代替解吸气量和残余气量之和;解吸时间常数随气体压力和裂缝指数增加而降低,随镜质组、惰质组含量增加而先增加后降低,与粘土矿物含量关系不明显;解吸体积常数随气体压力、惰质组含量增加而增加,与粘土矿物含量关系不明显,随着镜质组含量增加而降低,随裂缝指数先降低后增加。 相似文献
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随着易采煤矿资源的逐渐减少和基础水利工程建设的势在必行,压矿开采不可避免。在压覆煤矿资源合理开采的情况下,如何保证基础水利工程设施的正常运行是一个重大的现实难题。本文以重庆金佛山水利工程输水渠系为例,运用沉陷预计MSPS系统预计压矿采动引起的地表沉陷各项数据,分析压矿采动对线性水利工程输水渠系产生的影响,提出相应的变形处置措施。研究结果表明,线性水利工程压矿采动对水利工程的影响是显著的,影响系指采动沉陷引起地表线性水利工程产生变形,导致输水渠系结构破坏引起水体疏漏,差异沉降导致水体漫溢,导水裂隙和冒落带的影响通常较小,通过减小沉降缝设置间距以及增加渠系高度方法可消除地表沉陷对线性水利工程的危害。 相似文献