建筑载荷作用下采空区覆岩结构稳定性判据及应用

采煤沉陷区的合理利用是解决城镇化建设和土地资源短缺之间矛盾的重要途径之一,沉陷区范围内采动覆岩结构的突然失稳将导致煤矿沉陷区新建建筑物破坏。采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法对新建建筑物载荷作用下采动覆岩结构稳定性进行了探讨与研究。采用理论分析方法对采动覆岩结构特征和地表载荷引起的岩体中附加应力分布特征进行了分析,建立了“载荷作用下采动覆岩结构力学模型”;对该模型进行了力学条件分析,并结合“砌体梁”结构失稳条件,得到地表载荷作用下采动覆岩随载荷增大是否产生滑落失稳的判据;当铰接岩块的回转角度和块度符合i<0.5sinθ_(1)或i>sinθ_(1)时,采动覆岩结构随着地表载荷的增大,失稳的可能性逐渐增大;铰接岩块的回转角度和块度符合0.5sinθ_(1)<i<sinθ_(1)时,采动覆岩随载荷增大不会发生回转失稳。在理论分析的基础之上,将建立的力学模型应用于某矿长壁老采空区地表工程建设实际,建筑施工前期采用数值模拟和理论分析相结合的方法,对拟建建筑载荷作用下采动覆岩结构的稳定性进行了分析评价,确定了拟建工程的安全性;并在建筑物完工以后,采用PSInSAR技术对新建建筑区域地表沉降特征进了监测,结果显示建筑物自建成1 a来地表未发生突然沉降,表明采动覆岩结构未发生失稳,验证了“载荷作用下采动覆岩结构力学模型”及其稳定性判据的合理性。

浅析煤矿区土地复垦工作中存在的问题

与西方发达国家相比，我国土地复垦工作开始较晚。据统计，我国矿区土地复垦率仅为10％左右。首先对土地复垦进行了简单的界定，然后详细阐述了当前我国矿区土地复垦工作中存在的问题。

采空区不同岩性破碎岩石压实变形及声发射特征研究

采空区不同岩性冒落破碎矸石的压实特性及承载力学性质对上覆岩层移动破坏有重要影响。采用侧限压缩试验与声发射测试试验方法,对相同级配的砂岩、砂质泥岩两种单一岩性及砂岩-砂质泥岩组合岩性破碎岩石在侧限压缩条件下的变形特征、破碎特征及不同压缩阶段的声发射特征进行了研究。结果表明:在加载前期,破碎岩石的应变随时间的变化曲线存在直线上升段,随时间增加,呈现急剧上升后趋于平缓的特征;不同单一及组合岩性破碎岩石在侧限受压过程中应力与应变均呈非线性关系;根据破碎岩石的应力-应变特征将破碎岩石的压缩变形过程划分为快速压密阶段、缓慢压实阶段及稳定压固阶段。随着轴向压力逐渐增大,破碎岩样的大颗粒骨架破坏、中等颗粒移位滑动、小颗粒填充孔隙;不同岩性的应变与应力呈正相关关系,孔隙率与应力呈负相关关系,组合岩性岩样介于单一岩性岩样之间;不同单一、组合岩性比例与破碎岩样分形维数呈指数函数关系;基于压实变形声发射测试试验结果将破碎岩石压缩过程划分为滑移流动变形阶段、压裂变形填充阶段及压密弹性变形3个阶段;不同阶段破碎岩样的累计计数及累计能量曲线均表现出阶段性的变化特征,随着应力增加,前期声发射累计振铃计数及累计能量表现出先快速线性增加,后趋于平缓,再上升的趋势,后期增加速率逐渐减小,曲线逐渐趋于平缓;组合岩性岩样的声发射累计计数及能量均介于单一岩性岩样之间。研究结果为采空区上覆岩层及地表移动、采空区安全治理提供有力的理论指导。