离层注浆技术在冲击地压防治中的应用.pdf

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1、第2O卷第11期中国矿业Vo1．2O，No．112011年11月CHINAMININGMAGAZINENov．2011离层注浆技术在冲击地压防治中的k一．一～一～咖一_～一g～詈一应一～Ⅲ一用～一～一m∞耋～m一=一～盯耋～_一～一～三k一～_一兰一～～一～。朱学军，魏中举，赵铁鹏(山东科技大学资源与环境工程学院，山东青岛2665lo)摘要：针对华丰煤矿巨厚砾岩覆岩运动引起的冲击地压灾害现状，分析了离层注浆控制覆岩运动的作用机理，并结合矿井离层注浆工程实例，探讨了离层注浆技术在冲击危险矿井中防灾减沉的作用效果。覆岩离层通过注浆充填，可使地表减沉率达5O以

2、上，能有效地控制离层上覆岩层的垮落运动，大大减轻了因巨厚砾岩断裂引起的冲击地压危险。作为一种积极主动治理矿井灾害的方法，离层注浆技术实现了煤矿安全绿色开采，取得了明显的经济效益和社会效益。关键词：巨厚覆岩；离层注浆；地表沉陷；冲击地压中图分类号：TD324文献标识码：B文章编号：1004—4051(2011)1l一0067—04bh¨dg．”坩nApplicationofgroutingbedseparationtechnologyinthepreventionandcontrolofrockburst涮_l．舌．暑一～ZHUXue—jun，WEIZho

3、ng—ju，ZHAOTie-peng(CollegeofResourceandEnvironmentalEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266510，China)～一一一一一一一一一一一一一～一～一～～～一地下煤炭的开采，使得采场上覆岩体破断、采空体积向地表转移量的作用口]。离层注浆技术自离层、移动及变形运动最终达到地表沉陷，致使2O世纪80年代在抚顺、新汶等矿区实施以来，取诸如冲击地压、顶板事故、地表建(构)筑物损得了良好的地表减沉效果，但对在防治冲击地压害等煤矿事

4、故不断发生。研究表明，在覆岩运动等矿井动力灾害方面的影响还认识不够。本文试过程中，岩层内部离层的存在影响了地下采空体从防治冲击地压的角度，来探讨离层注浆技术的积的转移，同时由于覆岩离层空隙带的产生与发应用。展是一个动态变化的过程，离层带会随着开采活l离层带的形成与冲击地压的关系动影响的结束而逐渐闭合，从而也就失去了减少煤层开采后，原岩应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，引起上覆岩层的移动与破断，上收稿日期；2O11—06—15覆岩层形成垮落带、裂缝带和弯曲带等“三带”。基金资助：国家自然科学基金项目(80874070)；教育部博士点专项基金项目(2008

5、04240004、20103718110001)；山东省自然科学在该过程中，覆岩中随岩层下沉的岩层之间出现基金项目(Y2008FO1)；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金沿层面的离层裂隙。一般情况下，当上覆岩层中(BS2010NJ013)；山东省高等学校科技计划(j10LE04)存在岩性、刚度差别较大的岩层(组)时，这种作者简介：朱学军(1968一)，男，博士研究生，副教授，主要研究方向：开采损害与环境保护、矿山压力、煤矿开采等。离层非常发育]。68中国矿业第2O卷华丰井田煤层倾角平均为32。，采深达1200m小至被压实，离层形成的集中应力也随之消失。这

6、以上，其中4煤为主采煤层，厚约6．4m，具有强种现象将随着采面的推采周期性的发生，进而形成烈的冲击倾向性。上覆第三系地层分为两部分：周期性的应力集中显现和4煤冲击地压频发的现象。下部为红褐色砂质黏土岩或黏土质粉砂岩，俗称2离层注浆对冲击地压的防治“红砂岩”，厚约50m，岩性较软(f一1．4，E一通过以上分析可知，离层注浆对冲击地压的(1．34～0．92)×10MPa)，遇水易崩解膨胀；上防治主要通过离层注浆对覆岩运动的控制来实现。部为砾岩层，厚度在400～800m，整体性好，强度只有有效地控制住了巨厚砾岩的运动，阻断了4煤大(f一5．9，E一4．92×l

7、0MPa)。发生冲击地压的力源，才能有效减缓工作面冲击由关键层理论判断，巨厚砾岩层为主关键层，地压发生的力度和频度。．红层为弱岩层，其岩层组合可简化为上坚硬下软2．1离层注浆对覆岩运动控制的作用机理弱型l_3]，为离层的发育提供了基本条件。砾岩与红离层注浆技术就是通过地面钻孔，用高压注层界面处，离层沿工作面推采方向上发育过程如浆泵，向离层空隙带内连续不断地注入水、粉煤图1所示。灰等材料混合配成的浆液，使之充填离层空隙带，地表以支撑离层带上部较坚硬、刚度较大的岩层。通过离层注浆，可以有效地限制或减少上覆岩层的弯曲破断，抑制了地表的沉陷量、沉陷速度和沉陷范围

8、，同时减轻因覆岩运动而引发的冲击地压的危险。离层注浆控制上覆岩层运动的作用机理主