연구 현황 및 기존 문제

현재 국내외 학자들은 '쓰리다운' 석탄 채굴(건물, 철도, 수역 아래의 석탄 채굴)로 인한 암석층의 움직임과 지표 침하를 연구하고 있으며, 이로 인한 표면 구조(구조) 물질의 파괴에 대한 많은 연구가 이루어져 유익한 연구 결과가 나왔지만, 오래된 멍청이의 안정성과 활성화 법칙에 대한 연구는 적습니다. 귀리의 활성화 및 안정성은 다양한 지질학적 요인과 비지질학적 요인과 관련이 있으며, 그 안정성 연구는 매우 복잡한 시스템 공학적 문제이다. 보다 전통적인 연구 방법은 암반의 기계적 성질과 응력 분포에서 출발하여 붕괴 구역 설정, 표면 이동 변형 계산, 이동 속도 및 이동 과정 지속 시간, 관측 네트워크 설정 및 암석 이동 관찰을 연구하는 것입니다. 방법과 원리는 물론이고, 이후 변위 예측의 대부분은 탐색적 계산 방법을 채택합니다. 과거에는 굴뚝의 움직임 변형을 예측하기 위해 정성적 분석 방법이 일반적으로 사용되었는데, 이는 주로 지붕 안정성 해석과 굴뚝 위의 기초 안정성 해석으로 구분됩니다. 석탄광산 거버넌스의 거버넌스는 석탄 채굴 과정 중 거버넌스와 석탄 채굴 후 거버넌스로 나눌 수 있다. Goaf 관리에 관한 현재 연구는 일반적으로 석탄 채굴 이후의 오래된 Goaf를 의미합니다. 건물이 있는 석탄 저장소 지역에서는 일반적으로 채굴 과정에서 해당 보호 조치가 필요하고 직접 처리되는 경우가 거의 없으며 석탄층을 채굴한 후에는 지반 침하 또는 인간 활동으로 인해 필요한 건물이나 구조물이 필요합니다. 고속도로, 철도 등 상부에 건설된 구조물의 경우, 굴착기가 위치한 기초를 피할 수 없거나, 회피 방법이 충분히 경제적이지 못하므로, 공학적 안정성 요건을 충족하지 못하는 굴착물을 굴착해야 합니다. . 행 처리.

고프 지역의 기초 처리 목적은 잔류 표면 침하 변형을 방지 및 제어하고 상부 건물의 안전을 보장하는 것입니다. 귀리 처리의 규모와 실제 상황에 따라 현재 국내외의 연구 및 치료 방법은 네 가지 유형으로 요약될 수 있습니다[5-27]: 귀리의 모든 지지 암석을 그라우팅하고 채워 숨겨진 위험을 완전히 제거합니다. 그라우팅 및 충전, 수압 충전 및 풍력 충전 등을 사용하여 기초 침하; 예를 들어, Sun Zhongdi 등[5]은 덩어리 영역에 대한 체계적인 연구를 수행하고 덩어리 영역 관리에 관한 논문을 작성했습니다. Zhang Zhipei [7]는 산시성(Shanxi Province)의 많은 Goaf 지역에 대한 처리 테스트를 수행했으며 Goaf 지역의 조사, 설계 및 건설에서 귀중한 경험을 얻었으며 나중에 Shanxi Pingding County Shouyang-Xijiao 구역에서 Yexi 프로젝트를 수행했습니다. 지방 공동 탄광의 그라우팅 충진 및 처리 프로젝트는 향후 유사한 프로젝트에 대한 긍정적인 참조 역할을 하며, 위에 있는 암석 또는 지상 구조물을 부분적으로 지지하고, 지붕의 공간 범위를 줄입니다. 무너지는 것에서. 일반적으로 사용되는 방법에는 그라우팅 기둥, 지하 교각 기둥 및 대구경 천공 파일이 포함되거나 파일 기초 방법을 직접 사용하는 그라우팅은 Goaf의 주변 암석 구조를 강화하고 광산 위의 암석 균열 영역 및 곡선 영역 암석을 채웁니다. 토양은 층과 균열로 분리되어 강성이 높고 무결성이 우수한 암판 구조를 형성하여 오래된 덩어리의 붕괴가 위쪽으로 전개되는 것을 효과적으로 저항할 수 있으며 표면에 상대적으로 균형 잡힌 침하만을 유발하여 표면 구조의 안전성을 보장합니다. ; 오래된 굴착 지역의 침하 가능성을 해제하기 위한 조치를 취합니다. 오래된 굴착 지역의 표면을 활용하지 않기 전에, 오래된 굴착 지역의 활성화와 위에 있는 암석 침하 과정을 가속화하고, 발생하는 지하 구멍을 제거하기 위한 의무적인 조치를 취합니다. 표면 안전에 더 큰 위협이 되며, 기본적으로 침하가 완료되었는지 확인하고 안정화한 후 기초를 개발하고 활용할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 방법에는 적층 예압 방법, 고에너지 레벨 동적 압축 방법 및 물 유도 침하 방법이 있습니다.

귀리의 변형, 손상 및 처리와 관련하여 Du Fuzhi [28], Deng Xuyun [29] 등은 공학에서 염소 안정성 제어의 응용을 소개했습니다.

Luo Yizhong[30] 등은 안전 관점에서 주변 암석의 불안정성에 대한 사고 원인 메커니즘을 논의하고 인공 지능의 신경망 기술을 사용하여 Lai Xingping 등의 불안정성 식별을 연구했습니다. Goaf의 비선형 모니터링 및 안정성 제어에 대한 기술적 문제를 연구하고 Goaf 주변 암석의 불안정성 예측에 비선형 안정성 이론을 적용했으며 Goaf의 비선형 동적 불안정성에 대한 컴퓨터 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. Ma Jinrong 등은 탄광 현장의 건설 적합성을 위한 공학적 지질학적 연구 방법을 제안했으며, Guo Guangli 등은 오래된 광산 기초의 변형에 대한 예측 방법을 연구하고 기초 처리를 도입했습니다. 그라우팅 기술 등 Jin Taiping [34], Yang Shuangan [35], Liu Zhuhua [36] 등은 덩어리 및 침강 영역의 탐지 방법을 연구했습니다. Sui Wanghua [37]는 암석의 움직임, 변형 및 손상 법칙을 연구했습니다. 내부 응력 분포와 공학적 지질학과의 조건적 관계가 연구되어 2차원 변형 예측을 확장한 확률 적분법의 완전한 폐쇄 시스템이 완성되었습니다. 표면의 문제부터 암반 내부까지, 지하 채굴부터 노천채굴까지, 대규모 채굴 문제를 해결하기 위한 연구 아이디어, 방법, 계획, 대책 등을 제시했다. Jiang Deyi [39]는 표면에 대규모 산업 건물을 적용하여 암염 동굴의 안정성 역학을 연구했습니다. 분석에서는 재앙 이론을 사용하여 암염 단일 우물 동굴 지붕의 안정성을 연구했습니다. , 연결 우물 지붕의 안정성과 우물 그룹 사이의 광석 기둥의 불안정성에 대한 임계 조건뿐만 아니라 돌연변이 중 갑작스러운 점프와 에너지 방출을 통해 이동 과정에 대한 더 깊은 이해를 얻습니다. 지붕 암석 덩어리와 광석 기둥 불안정성의 개발 과정; Pan Yue [40, 41], Li Jiangteng [42] 등은 교두 재앙 이론을 사용하여 광석 기둥의 불안정한 시스템을 논의하고 변형 점프량을 도출했습니다. 광석 기둥의 에너지 방출 표현, 불안정성 필요 충분 조건 Guo Wenbing, Deng Kazhong [43, 44] 등은 재앙 이론을 적용하여 석탄 기둥 파괴 및 불안정성의 첨단 재앙 모델을 확립하고 식을 도출했습니다. 분탄기둥의 파손 및 불안정성에 대한 필요충분조건에 대해 연구하고, 지하수가 분탄기둥의 안정성에 미치는 영향을 고려하였으며, 지하수의 영향이 분탄기둥의 안정성을 감소시킬 것이라고 믿었다.

최근 몇 년 동안 컴퓨터 컴퓨팅 속도가 향상됨에 따라 수치 시뮬레이션 방법은 큰 발전을 이루었고 암석 역학 연구 및 공학 계산의 중요한 수단이 되었습니다. 그러나 수치계산 방법과 이론이 점점 더 완벽해지고 있음에도 불구하고 복잡한 공학적 지질 조건에 완전히 적응할 수 없기 때문에 컴퓨터 시뮬레이션의 정량적 결과는 정성적 또는 정량적 평가의 참고 자료로만 사용될 수 있습니다. 현재의 수치모사 방법에는 주로 이산요소법, 유한차분법, 유한요소법, 반해석법, 경계요소법 및 이들 방법을 결합한 방법이 있다. 국내외에는 SAP, ADINA, NCAP, FLAC, ANSYS, UDEC 등과 같이 지반 공학 분석에 사용할 수 있는 상대적으로 성숙한 유한 요소 계산 소프트웨어가 많이 있습니다. 유한요소법은 경계요소법과 유사하며 현재 S.L Crouch et al.이 제공하는 TWODD, TWODI, TWOFS 프로그램과 E. Hoek et al. 및 경계요소법을 적용한 균열, 단층, 크리핑 암반의 3차원 비선형 해석에 관한 연구 보고서입니다. 이산요소법은 절리암괴의 분석에 적합하며 부서진 암석의 채굴을 시뮬레이션할 수 있습니다. 광산 공학에서 널리 사용되었습니다. 현재 2차원 이산요소 프로그램은 매우 성숙해졌으며 3차원 문제에 대한 연구도 빠르게 발전하고 있습니다. FLAC3D는 미국 ITASCA 회사에서 개발한 명시적 유한차분 계산 프로그램으로 최근 널리 사용되고 있습니다. 큰 변형을 시뮬레이션하는 데 적합합니다. Feng Yuncong 등[45]은 Goaf의 응력 분포를 계산하기 위해 유한 요소를 사용했으며, Guo Cang 등은 암석 지층과 표면의 움직임 값을 분석했습니다. 광산 폭 스트립에 대한 수직 응력 분포와 지표면의 최대 침강 값이 연구되었습니다. Xie Heping[48], Li Zhiguo[49] 등은 FLAC3D를 사용하여 수치 시뮬레이션 계산 및 안정성 분석을 수행했습니다. Goaf, 빈 공간 위에 건물을 건설하는 방법과 엔지니어링 적용 사례에 대해 논의했습니다.

Teng Yonghai[50]는 건물 하중의 영향 깊이와 Goaf의 균열 영역 발달 높이가 서로 일치하지 않음을 기반으로 Goaf 기초의 안정성을 판단했습니다. ], Tong Liyuan[52], Li Fengling[53], Song Jindong[54], He Zhipan[55] 등은 Goaf의 남은 변형이 고속도로에 미치는 영향에 대한 예측 분석에 중점을 두고 상호 작용을 분석했습니다. 공극 영역 처리 기술에 대한 체계적인 연구가 수행되었습니다. Gao Wenlong은 Goaf 영역에서 UHV 송전탑의 안정성에 대한 연구를 수행했습니다. 는 석탄 채굴 침하 이론을 바탕으로 붕괴 면적에 영향을 미치는 요인에 대한 연구를 수행했으며, 붕괴 면적 및 10,000톤당 붕괴 면적 수에 대한 계산식을 도출했습니다. 등[58]은 전력 조사 중 가공 송전선로의 타워 기초 안정성을 연구했습니다.

미국의 각 주요 탄광주에서는 괴프 침하 문제를 처리하기 위해 전문 기관을 설립했으며, 괴프 기초를 전문적으로 처리하는 지반 회사를 ​​보유하고 있으며 주로 괴프 침하 및 시공을 다루고 있습니다. (구조) 건물.

문헌분석[59, 60]에 따르면, 미국 서부 펜실베니아 도시조경대학에서는 여러 건물 아래의 귀리를 처리하고 정착을 통제하기 위해 대용량 그라우팅을 사용한 것을 알 수 있다. 규모의 정착지, 와이오밍 및 웨스트버지니아 굴삭 위의 표면 침하를 해결하기 위해 구소련 지질 그라우팅 회사도 바흐루셰프 광산의 바닥 깔창을 처리하기 위해 그라우팅 방법을 사용했습니다. 1980년대 영국, 독일, 폴란드 및 기타 국가의 일부 학자들이 Jonee, CJFP [61, 62], Sargand Shand M [63] 등과 같은 고속도로에서 굴레와 같은 지하 공동의 위험성을 연속적으로 연구했습니다. 그러나 그 결과는 지저분하고 체계적이지 못하다. 외국의 고프 안정성 문제는 대부분 부분적으로 채굴된 폐광지역을 대상으로 하고 있으며, 연구방법은 심층적이고 체계적인 이론적 연구가 부족하고 주로 조사방법과 통계방법을 사용하고 있다. 취해진 처리 방법에는 그라우팅 공법, 상토를 부분적으로 지지하는 깊은 말뚝 기초, 상토를 지지하기 위한 전체 덩어리 채우기, 물로 인한 침하 등이 포함됩니다. 처리된 지반은 주로 주거 지역의 개발 및 건설에 사용됩니다.

위 연구는 국내외 모두 고프 지역의 주변 암석이 '세 곳'(건물 아래)에서 탄광이나 석탄 채굴 후 암석의 움직임에만 영향을 받는다는 전제에 기초하고 있다. , 수역 아래 및 철도 아래) 지하 석탄이 채굴된 후 Goaf의 위에 있는 암석 지층은 상대적으로 안정적인 구조를 형성하고 일정 시간이 지나면 상대적으로 균형 잡힌 상태를 유지합니다. 위에 있는 암석 지층과 인근 석탄에 부정적인 영향을 미치는 다량의 물 기둥의 기계적 특성은 다양한 정도의 영향을 미치며 이미 존재하는 위에 있는 암석 지층과 지표면에 다양한 정도의 동굴 형성 및 붕괴를 유발합니다. 상대적으로 안정적입니다. 얕은 석탄층이 있는 오래된 덩어리의 경우 대기 강수 또는 지하수의 영향 동일한 조건 및 표면 열차 하중 하에서 얕은 덩어리의 변형 및 파손에 대한 체계적인 연구는 거의 없습니다.

따라서 본 연구는 내몽고 오르도스시 둥성 광산구를 통과하는 철도를 배경으로 이론적 분석, 실내 실험 연구, 유사 재료 시뮬레이션 테스트, 수치 시뮬레이션 및 기타 방법을 통해 본 연구의 결과는 물과 기차 하중의 작용 하에서 분석되었으며 얕은 굴레의 변형과 파손에 대해 심도 있고 체계적으로 논의되었습니다.