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作者：张先锋;张玉江;冯国瑞;张帅;朱德福;赵亮;
单位：太原理工大学矿业工程学院;山东能源集团博士后科研工作站;阳城县阳泰集团实业有限公司;
摘要：针对采空区充填控制地表沉陷成本高、充填量大的问题,提出了一种基于“人造关键承载结构+动态注浆”的小范围地表构筑物保护性开采方法,通过理论分析、物理模拟和数值模拟手段,研究了关键承载结构的力学特征、动态注浆下关键承载结构的稳定性、地表移动变形特征以及关键承载结构参数对注浆充填步距的影响规律。研究结果表明:(1)充填量与关键承载结构深度近似成分段线性关系,关键承载结构越靠近地表,注浆充填量越小。通过劈裂注浆法在表土层中构建关键承载结构,再通过充填关键承载结构下方离层动态注浆与开采速度配合,可维持关键承载结构及上方表土层的稳定。(2)建立了关键承载结构参数与注浆充填步距关系模型,推导了动态注浆充填步距的表达式,发现最大充填步距随关键承载结构抗拉强度和厚度的增大而增大,随表土层载荷与建筑物载荷比值的增大而减小。(3)动态注浆充填后,关键承载结构上方的地表水平变形量峰值为1.59 mm/m,倾斜峰值为2.71 mm/m,曲率峰值为0.033×10~(-3) m~(-1),分别降低了87.8%、89.8%、80.8%,地表变形满足构筑物Ⅰ级损坏等级的要求,基本不需要维修。本方法可为厚表土层上存在孤立古建筑、公路等窄小构筑物的保护性开采提供参考。
关键词：地表沉陷控制;;关键承载结构;;动态注浆充填;;力学分析;;地表构筑物保护
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52374100);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52304150);; 中国博士后科学基金项目资助项目(2020M682215)
