半胶结低强度覆岩破坏规律与切顶冒落预测
上黄土下半胶结泥岩滑坡的滑动机理和防治分析
上黄土下半胶结泥岩滑坡的滑动机理和防治分析摘要：陕甘地区存在大量的表层黄土下层半胶结泥岩的地层组合，该类地层极易产生黄土-泥岩顺层滑坡，通过对该类滑坡的滑动机理和治理措施分析，对该地区滑坡灾害的预测和防治有一定的指导意义。
关键词：黄土-泥岩顺层滑坡；滑动机理；治理措施1、前言在陕西北部和甘肃南部的黄土梁峁沟壑区，大部分地段地表被中、厚层的黄土披覆，其下分布厚层的灰绿色或棕红色新近系、白垩系半胶结泥岩，该类地层组合极易产生黄土-泥岩顺层滑坡，该类滑坡的滑动面多为黄土和泥岩接触面，研究该类滑坡的滑动机理、破坏形式和治理措施，具有非常重要的理论意义。
2、滑坡岩土工程地质特征根据现场地质调查和勘察结果，该区滑坡滑体多为风积黄土形成的黄土状滑坡堆积物；滑带土以泥岩软化后形成的软塑状饱和粘土为主，局部为半胶结泥岩或泥岩与黄土混合物，滑带土基本处于饱和状态；滑床多为半胶结泥岩，结构致密，透水性差，结构、形态较为完整。
在滑带土周边形成可见厚数十厘米至数米的挤压带，挤压带附近纹理张裂，土体破碎。
滑体、滑带土、滑床的物理力学指标统计值见表1所示。
表1地层物理力学指标3、该类滑坡滑动机理特殊的坡体结构是形成滑坡的本质原因，降雨及连阴雨导致滑带土饱和、软化、强度降低，是形成滑坡的气象条件。
这种斜坡地貌、特殊的坡体地层结构在降雨、洪水切割坡角、地震等诱发因素作用下极易失稳产生滑坡。
调查结果显示，该类滑坡通常是在连续降雨之后发生，极少由地震诱发，从滑带土的物质组成可以看出，该类滑坡的滑动面均存在于黄土和泥岩接触面。
这说明，在连续降雨过程中，降水入渗至泥岩表面，使泥岩表面发生软化，小部分黄土底部接触面的由于积水形成软塑～流塑状态，软塑的黄土夹杂软化的泥岩沿外倾接触面形成了薄弱带，薄弱带部分的C、Φ值急剧降低，抗滑力急剧下降，上部黄土在重力作用下沿薄弱带发生滑移。
黄土具有湿陷性、大孔隙、垂直节理发育的特点，陕甘地区的地下水位较低，一般来说，天然黄土的含水量不高，且室内试验测试显示，黄土的渗透系数K 一般为10-5cm/s，半胶结泥岩的渗透系数一般小于10-7cm/s，这表明，半胶结泥岩为较好的隔水层，不透水；而黄土的渗透性也不高，西北水土保持所通过长期观测认为大气降水在黄土中的入渗深度仅为1.5～2.6m，而在陕西礼泉黄土做的试坑渗水试验，在50×50m2试坑中连续渗水1000m3，但最终测得仅其下6m内黄土的含水量增高，以下含水量无变化。
2016广西地方标准DBJT45《广西岩溶地区建筑地基基础技术规范》
广 西 壮 族 自 治 区 地 方 标 准
DBJ/T45
广西岩溶地区建筑地基基础技术规范
Technical code for building foundation in Karst area in Guangxi Zhuang Autonomous Region
2016–02–01
发布
1
总则
1.0.1 为了在广西岩溶地区地基基础设计与施工中贯彻执行国家有关技术经济政策，密切结合自然条 件，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，提高投资效益，根据广西岩溶地区的 岩土工程特点，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于广西壮族自治区岩溶地区房屋建筑和市政基础设施工程的勘察和地基基础的设计、 施工与检测。 1.0.3 岩溶地区建筑地基基础设计与施工，应进行岩土工程勘察和评价，综合考虑工程结构类型、材料 与施工条件等因素，因地制宜，精心设计，精心施工。 1.0.4 广西壮族自治区岩溶地区房屋建筑和市政基础设施工程的勘察和地基基础的设计、 施工与检测除 应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2
术语和符号
2.1 术 语
2.1.1
岩溶 Karst
可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸岩、卤化物岩等）在水的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和 现象的总称。 2.1.2 岩溶地基 Karst ground 岩体中存在溶洞、溶蚀裂隙，或岩体表面在石芽、溶沟（槽） 、溶蚀漏斗，或覆盖层中存在可溶岩 类残积土（包括经搬运沉积次生的沉积土、冲积土） 、伴生土洞等不良地质现象的地基。 2.1.3 岩土工程勘察 geotechnical investigation 根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文 件的活动。 2.1.4 岩土工程评价 geological evaluation 根据已获得的地质资料，结合具体工程特点进行岩土工程条件分析，经过定性评估和定量计算，对 场地的稳定性和适宜性、有利条件和不利条件、建筑地基基础的设计施工方案、不良地质现象的防治措 施等作出的总结性的意见。 2.1.5 2.1.6 2.1.7 岩体结构面 Rock discontinuity structural plane 地基处理 Ground treatment, Ground improvement 复合地基 Composite subgrade，Composite foundation 岩体内开裂的和易开裂的面，如层面、节理、断层、片理等，又称不连续构造面。 为提高地基强度，或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施。 部分土体被增强或被置换，而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。 1
第二章、崩塌防治技术
具体方法的选择取决于崩塌历史、潜在崩塌特征
及其风险水平、地形地貌及场地条件、防治工 程 投资和维护费用等。 列出了主要的崩塌防治措施。图中SNS为安全网 系统（Safety Netting System）的简称。
6
崩塌防治措施
崩塌落石防治措施
主动防护（防止发生）
预测预报与报警
被动防护（避免危害）
可防止进一步风化，同时增加软基的强度。
若软基已形成风化槽，应根据其深浅采用
嵌补或支撑方式进行加固
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5、线路绕避 对可能发生大规模崩塌的地段，即 使是采用坚固的建筑物，也经受不了大 型崩塌的破坏，故铁路或公路必须设法 绕避。
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三、 主动~被动联合防治 1、锚固~拦挡联合技术
锚固~拦挡技术主要是针对整个危岩防治工程 而言的，体现了危岩治理 与拦挡相结合的防治理念。 危岩体 将危岩单体的锚固防治和 危岩单体之间漏勘危岩 锚杆 防治共同考虑，弥补了目前 危岩勘察精度不高而可能 造成灾害的不足。 锚固~拦挡联合技术
支撑体底部削成内侧倾斜坡或台阶。
危 岩 体
支护强
支 撑 体
20
危岩支撑
承载性墙撑 防护性墙撑
墙撑 柱撑
支撑底部应分台阶清除至中风化岩层，
确保支撑体的自身稳定性。 支撑体与危岩底部接触区域的一大厚度应采 用膨胀混凝土。 一般情况下，具有支撑条件时优先使用支撑技术.
21
支撑墙
预应力格栅
22
防护性墙撑
危岩体
危岩体排水 34
35
疏干岸坡与排水防渗 通过修建地表排水系统，将降雨产生的径 流拦截汇集，利用排水沟排出坡外。对于
滑坡体中的地下水，可利用排水孔将地下
水排出，从而减小孔隙水压力、减低地下 水对坡体岩土体的软化作用
采矿学--急倾斜煤层综采关键技术与装备
安 装 硐 室
锚索 回柱绞车
20000
装车平台 导向座
滑轮
6000
锚索
回柱综采面设备安撤技术 安装顺序
自下而上逐架逐块依次安装ZQY3600/12/26液压支架和SGZ730/320刮板输送机； 支架与刮板输送机安装采取隔班作业，平行安装； 支架和刮板输送机安装完毕后，由下往上安装电缆槽； 采煤机； 刮板输送机链子、刮板和机头； 运输巷内的设备安装与工作面安装同时进行。
Ts
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P
C
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Tx
Rf 2 B
o
α
分析表明： 支 架 滑 、 倒 的 条 件 是 支 架 倾 斜 角 度 不 能超过其失稳临界角： 支 架 成 组 布 置 有 利 于 增 强 支 架 组 稳 定 。
支架受力示意图
（四）急倾斜综采面“三机”设备动态稳定控制
急倾斜综采工作面布置方式
袋与充填隔板，在充填袋上方预先放置厚木板，在短时间内起
到缓冲顶板下沉作用，工作面每推进两个循环充填一次。
（二）急倾斜综采面区段半充填煤柱留设及充填技术
巷道支护
49上
顶板用三排预应力树脂锚索联
煤
合铁网及钢带支护，间排距1.0m；
砂
岩
两帮结合顶板一根锚索与帮部两
炭 页
岩
根锚杆加铁网形成帮部煤体与复
林州重型机械公司研制了 带电液阀的ZQY3600/12/26型 液压支架，支架工作阻力为3600kN、初撑力3092kN，配有防矸 装置、防滑防倒装置、调架装置、高阻力侧护装置、斜拉装置、 单体戗柱的受力支撑点。
（三）急倾斜综采面支架研制与设备配套
1） 机道挡矸装置 设计了刚性和柔性机道挡矸装置，每7架支架安装一套，处于 常开状态，只有采煤机通过时关闭，其作用主要有： 降低采煤机割下的煤与矸石在刮板输送机内下滑的速度。 工作面片帮冒顶时能将煤与矸石分段阻挡在刮板槽内防止
采场顶板破断模型及垮落规律分析
采场顶板破断模型及垮落规律分析薛熠;滕腾;王希贺;宋绪蕾【摘要】煤炭开采引起了上覆岩层空间结构的变化和顶板的变形破断,而采场顶板的断裂形态与采场压力密切相关,同时也对地表沉降产生较大影响.基于弹性力学薄板模型,采用位移变分法分析了顶板断裂的形成机制,根据薄板弹性理论,采用位移变分法建立了煤层顶板的力学模型,分析顶板断裂形态的形成机制,通过顶板的拉应力分布和弯矩分布得到了顶板的破坏规律.计算结果表明:顶板在初次破坏时,在顶板表面沿四周边缘出现O型破坏,继而在顶板中心处出现X型破坏,随着破坏的发展贯通,形成典型的O-X型破断.顶板在周期破坏时,随着工作的推进和角部效应的影响,形成半X型破断.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)007【总页数】6页(P156-161)【关键词】顶板;破断;弹性力学;薄板【作者】薛熠;滕腾;王希贺;宋绪蕾【作者单位】中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院,徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TD31在地下开采过程中，采场顶板的变形及采场压力与地下水迁移和地表沉降密切相关。
同时，深部开采中，煤层的上覆岩层结构及顶板压力运动规律对煤炭开采有着重要意义[1—3]。
由于近年来顶板事故出现频率的增加，对煤层顶板变形和破坏形式的分析可以对顶板事故进行预测，并对顶板支护提供指导。
近年来，学者对顶板破坏形式开展了大量的研究。
黄庆享等[4]根据对开采过程中顶板的实测和模拟，指出了老顶初次破坏中出现的非对称现象。
张杰等[5]进行了不同覆岩条件下相似材料模拟实验，对放顶方案和初次来压步距进行了分析。
松软破碎围岩掘进防冒顶技术措施
预警响应
在发现异常情况时，及时发出预警信号，通知现场人员采取相应措施。
06
应急处理与救援措施
应急预案制定
制定针对松软破碎围岩掘进过程中可能出现的冒顶事故的应 急预案，明确应急组织、救援流程和责任分工。
预案应包括事故发生后的紧急处置措施、人员疏散方案以及 医疗救援等方面的具体安排。
紧急联络机制
建立完善的紧急联络机制，确保在事故发生后能够迅速启 动应急响应，及时通知相关人员参与救援。
详细描述
注浆加固是将浆液注入岩体内部，使岩体内部形成结石体，从而提高其整体性和 稳定性。注浆可以采用单液浆、双液浆等材料，根据实际情况选择合适的浆液类 型和配方。注浆加固可以有效地防止岩体的垮塌和滑动。
防排水措施
总结词
采取有效措施防止地下水进入掘进工作面，降低水对围岩稳定性的影响。
详细描述
在掘进过程中，地下水可能会进入工作面，影响围岩的稳定性。因此，应采取有效的防排水措施，如设置排水沟 、水泵抽水等，以降低水对围岩稳定性的影响。同时，应及时处理工作面内的积水，保持工作面的干燥和整洁。
总结词
通过在岩体中钻孔并插入锚杆，对岩体进行加固，提高其稳定性。
详细描述
锚杆支护是一种常见的加固方法，通过在岩体中钻孔并插入锚杆，利用锚杆的 拉力对岩体进行加固。锚杆可以采用金属、玻璃钢等材料，根据岩体的性质和 加固要求选择合适的锚杆类型和规格。
注浆加固措施
总结词
通过向岩体注入浆液，使岩体内部形成结石体，提高其整体性和稳定性。
特性
松软破碎围岩通常具有低强度、 高孔隙率、遇水易软化等特点， 岩层结构复杂多变，稳定性差， 容易发生变形和破坏。
掘进过程中的挑战
支护困难
01
预防采空区顶板大面积垮落技术与措施
5 预防采空区顶板大面积垮落技术与措施在我国，煤矿顶板死亡事故是煤矿死亡事故的主要组成部分之一，而顶板事故中发生在坚硬顶板中的事故又占全部顶板事故的40%以上。
坚硬顶板冒顶时，经常发生压垮、推垮工作面的重大事故，故坚硬顶板的控制历来被作为回采工作面顶板管理的重点。
神东矿区内目前采深均在150m左右。
上覆基岩平均抗压强度为40MPa左右，属于中硬岩层，基岩厚度一般在十几至几十米，其上部还受到风化、水蚀、烧变，基岩上方是浩瀚的毛乌素沙漠，部分沙漠区下富含潜水。
浅埋深、薄基岩、厚沙漠覆盖层、坚硬顶板构成神东矿区相当长一个时期的主要开采特征。
旺格维利采煤法是神东分公司根据矿区的煤层地质赋存状况（大柳塔井2-2煤、活鸡兔井1-2煤，哈拉沟矿2-2煤、榆家梁矿4-2煤以及石圪台矿1-2煤）及回收边角煤的需要，从国外引进全套采掘设备与开采技术的一种全新开采方法，它作为神东矿区除综采以外的主要采煤方法之一，在神东矿区的煤炭生产中起到了重要的作用。
这种开采方法，采用锚杆支护主巷或支巷的顶板，回采期间及回采结束后对留设煤柱与锚杆所支撑的大面积采空区顶板通常不采取控制措施，任其自然垮落。
在神东矿区的生产实践中发现，旺采工作面回采完毕之后，顶板形成大面积悬露，加之采空区上方为厚层坚硬顶板，当悬顶面积达到一定程度后，普通锚杆支护无法提抗覆岩整体切落和大面积垮落压力，顶板会突然大面积冒落，一次冒落的面积少则几千平方米，多则几万平方米，这样大面积的悬空顶板在极短时间内冒落下来，不仅由于重力作用产生严重的冲击破坏，而且更严重的是把已采空间的空气瞬时排出，形成冲击气浪，不仅造成设备损坏，而且还危及人身安全。
例如，2005年10月10日16时55分，在大柳塔井12607东侧旺采工作面右翼2区段发生采空区顶板超过10000m2的大面积垮落事故，造成一人死亡一人重伤的严重后果。
因此，控制旺格维利开采中出现的采空区顶板大面积悬顶和大面积垮落，以确保旺采工作面回采的安全高效，有着十分重要的现实意义。
采煤沉陷
西北地质科学已经添加矿层的开采方式一般分为3种：第一种为巷道式开采，此方法多为私人，集体企业等所采用。
特点是距地表浅，以水平巷道为主，沿矿层掘进、巷道在平面上呈不规则分叉、支护简单、开采后巷道不做任何处理废弃。
第二种，壁式开采，国营企业采用。
特点是常具有较长的回采工作面，其两端各有一条巷道，用于通风和运输，分为两种推进方式，即走向长壁法，和倾斜长壁法，随着工作面推进，对采空区进行处理。
第三种，柱式开采方式，大型企业、乡镇企业采用。
特点是在采矿范围内，先开掘巷道，开采矿体，留矿柱支持顶板，再将矿柱有计划回采，采空区不处理。
2 对采空区采用的几种处理方法2.1 垮落法即有步骤地将矿柱部分或全部回采，使采空区直接顶人为地冒落下来，从而减轻直接顶的压力，并利用垮落的岩石支撑上部未垮落的岩体。
此法经济，矿体损失少。
2.2 矿柱支撑法即用适当宽度矿柱支撑顶板，此法因矿体损失较大，采用少。
2.3 充填法特点是采矿过程中留下矿柱，然后用砂石及其他材料把采空区填满，利用充填物支撑顶板，回采或部分回采矿柱。
此法主要用于特厚矿层。
在“三下”（建筑物、铁路、水下）进行采矿时常用全部充填法。
3 采空区冒落组成部分和地质特征煤层采出后，在采空区周围的岩层中发生了较为复杂的移动和变形。
移动稳定后的岩层按其破坏程度，大致可分为3个不同的采动影响带，即冒落带、裂隙带、弯曲带。
3.1 冒落带随着矿层的开采，其直接顶板在自重力的作用下，发生法向弯曲。
当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度时，便产生断裂、破碎成块而垮落，冒落岩块大小不一，无规则地堆积在采空区内。
冒落岩石具有一定的碎胀性。
冒落岩块间空隙较大，连通性好，冒落岩石的体积大于冒落前的原岩体积。
岩石具有碎胀性是使冒落能自行停止的根本原因。
冒落岩具有可压缩性。
一般是冒落后岩石稳定时间越长，压实性越好，但永远不会恢复到原岩体的体积。
冒落带的高度主要取决于采出厚度和上覆岩石的碎胀系数，通常为采出厚度的3～5倍。
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Ｕ ＤＥ Ｃ离散元软件进行煤层开挖数值模拟 ，分析煤层开挖过程 中上覆岩层的运动破坏规律 、顶板 裂隙带高度发 育规律 ，得 出随裂隙带高度 随工作 面推进 而增 大，且 当工作面推进一定距 离时覆岩顶板 出现 台阶下沉和切 顶冒落现 象。研 究成果为矿
井顶板 支护 管理和安全 生产提供 了科学理论依据。
关键 词 覆 岩运动规律 中图分类号 Ｔ Ｄ ３ ２ ５
裂隙带高度
台阶下沉 Ｂ
切顸冒落 剪切破坏 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． ７ ５
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文献标识码
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１ ６ ２
童 堪茬 斜技
２ ０ １ ５ 年 第 ８ 期
半胶 结低强度覆岩破坏规律与切顶 冒落预测
张莹莹 ，魏久传 ，谢道 雷
（ 山东科技 大学地球科 学与工程 学院，山东 青 岛
摘
２ ６ ６ ５ ９ ０）
要 为确保伊 犁一矿试采 区安全 回采及工作面顶板支护管理方式的正确选择 ，对其覆岩运 动破坏规律进行研 究。利 用
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