煤矿论文参考文献及英文文献翻译 第4页
地下开采导致的上覆岩层移动和破坏改变了上覆岩层的工程地质特性并形成了开采下沉破裂岩石面的工程学地质情况。即使开采后辣,文-论~文^网
http://www.751com.cn 在长时间自然压力作用下，采空区及其上覆岩层中仍能看到残留空间、地层分离、开采裂缝等现象。跨落的老空区内则会出现分段压实和饱水裂隙。在内外因素（如地面应力、地下水、新建筑的阶层载荷等）的影响下，破碎岩体将产生二次移动和变形，这会对地面建筑的安全形成严重威胁。这是抑制废弃采空区上土地应用的主要安全隐患。塌落区域地表残余变形的主要原因是采空区岩石破碎变形。弄清采空区岩石破碎结构和变形特性，预测地表下沉与变形，采取适当措施加固破碎岩层，设计合理的建筑物结构，是保证采空区上地面建筑安全的基本研究方向。
1.长壁采空区上岩石破碎结构与残余变形特性
地下矿体被开采之后，上覆岩层会移动变形导致岩石性质和形态的强烈变化，并会形成由跨落带、裂隙带、弯曲下沉带组成的新的采空区岩石破碎结构体系。（图1）
根据大量的现场测试和模拟测试结果，废弃采空区的“活跃”和开采破碎区地面不稳定性机制可被分析如下：
1）长壁工作面采空区边界上破碎石块接合在一起形成一种一端伸向煤壁的半拱结构。在这种结构中，首先破裂和二次破裂的岩石对于采空区上岩体形成相对稳定的结构起到了关键作用。如果这些关键岩层失去了稳定性，那么将会影响到上覆岩层，导致岩层移动与变形的再次产生，接着进一步影响到表土层。
图1 长壁开采老空区上破裂岩石结构
2）采空区上的石块条带造成跨落带不同位置破裂岩石紧密性的不同。开切眼、停采线和联络巷（采空区边缘）上下都有卸荷空间。从采空区端部到中部，跨落带可以分为初级压紧区，跨落岩石堆积区，跨落岩石压实区和跨落岩石完全压实区。
3）在采空区中部之上的超临界开采区域，跨落岩石主要起支持垂直应力的作用。随着时间的推移，这些破碎岩石可以被自然压力压实，但是由于破碎岩石的不可恢复性，岩石中的裂纹将永久存在。当施加额外载荷后，这些岩石将进一步被压实。
4）由于岩层存积性质的不同和每一岩层的力学特性，在上覆岩层的弯曲下沉带产生大量的层状分离裂缝。在地下水和外力尤其是垂直负荷的作用下，这些岩层分离裂缝将会被压实闭合，这将导致表土下沉。
综上所述，我们可将废弃采空区上破碎岩体的“活跃”分为四种类型：
1）受上覆岩层影响，采空区内破碎岩体进行长期缓慢的变形。
2）受地下水与空气的影响，采空区内破碎岩石将被风化，其强度减弱，在上覆载荷下岩石会被进一步压实。
3）由于破碎岩石强度的衰减和残留煤柱开始受压，采区上覆岩层开始由稳定状态进入失稳状态。
4）受外力影响，采空区上破碎岩石将再次失去结构的稳定性。外力主要包括由区域地质结构引起的地震力和构造力，爆破或采矿引起的干扰应力，附加表土负荷等。
根据相似材料模拟和有限元方法的研究结果，在深部采空条件下，表土层的残余变形主要是缓慢下沉过程，不均匀下沉受到了限制，因此加强建筑物抵抗变形的能力是保证其安全的主要技术方法。在外力作用下，二次碎石带或采空区上关键层岩石失稳是浅部采空表土层剧烈下沉的主要原因。因此加固采空区上碎石带结构和关键层，提高岩体平衡结构的承载能力和增加平衡结构的稳定性是加强废弃采空区上地面破裂的主要方法。
3浅部采空破碎岩体的处理
在外力作用下，二次块状岩石带或关键层的不稳定是浅部采空上地表剧烈下沉的主要原因。因次加固碎石带结构或采空区上关键层，提高其承载能力和稳定性是控制废弃巷道上基岩变形的主要途径。这些技术方法主要包括下列辣种类型。
1.在整个采空区充填灌浆
整个采空区和采矿引起的裂缝应该用水泥、矿渣、粉煤灰、沙子或粘土等完全填充。这种方法可以摆脱地表下沉的潜在危险。
2.喷浆凝注局部支护
在建筑地打大钻孔喷水泥浆或加强混凝土圆柱为表面建筑提供支护。圆柱必须通过破碎岩体到达废弃矿井巷道下面的完整岩体中。
3.裂隙区喷浆加固碎石带
喷浆充填离辣,文-论~文^网
http://www.751com.cn 层和裂隙带的裂缝可以使碎石带复合成为采空区上一个完整连续的半拱岩层。这种方法适合接近大面积跨落采空区边缘的地面。可以防止采空区边缘上半拱形碎石带失稳。
4.喷浆加强弯曲下沉带基层
喷浆支护建筑物下弯曲下沉带基层可以整合破碎岩体以保证建筑物均匀下沉。
5.叠压前处理
这种方法堆积矸石或沙子等先对采空区上的地面加压，使地面潜在微沉发生，然后地面被压实，强度也得到提高。并且下沉会在以后的实际施工中减小。这种方法要求有效载荷不得小于新建筑的附加载荷。
6.用高能撞锤处理浅部破裂岩体
使用高能撞锤处理浅部岩体能够压实浅部地层的裂缝和离层，并能提高浅部地层的承载能力。这种方法主要适用于采空区中部上普通民用建筑的基土处理。
4抵抗变形建筑物的设计措施
在一定采高和平均载荷的条件下，长壁开采方法采空区很少产生剧烈的下沉，残余下沉的分配是逐渐连续变化的。废弃采空区上的建筑物无疑将受到地表参与变形的影响。穿过地基经过建筑物的上部结构的地表变形，会使结构有额外应力和变形。采用改善基底、地基与上部建筑物相应关系的设计措施是保护采空区上建筑物的基本方法。
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