0 引言

断层开采扰动区的煤岩体灾变过程是以一定的物质、能量、信息等载体形式反馈，体现了由量变到质变的演化过程，具有“链式效应”。煤层开采使采场附近原始应力状态发生重新分布，使断层沿断层面产生较小的移动，即微弱活化；或沿断层面产生较大的移动，即强烈活化，诱发冲击地压与突水等灾害。工作面开采扰动引发断层重新活动，使原本已“胶结”的断层面重新被剪开，使断层粘接的上盘与下盘发生滑动，造成工作面顶板大面积来压、巷道底板底鼓抬升、顶板结构断裂、锚杆折断等现象，严重制约矿井安全生产[1-3]。断层区域煤岩体灾变趋势不可逆，但灾变过程可控。通过浆液充填和固结破碎岩体中的裂隙面，有效改善开采扰动区煤岩力学性质[4-5]。国内外学者针对断层区域煤岩体稳定性控制提出并采用了相关措施，考虑到断层区域煤岩体失稳致灾类型较多及其内在复杂性，有必要开展煤岩体耦合控制机理研究与针对性方案制定。

1 基于开采实际的断层活化力学分析

1.1 工作面开采现状

西部矿区煤层赋存环境复杂，工作面频频穿越断层，尤其是开采扰动下断层区域复杂煤岩体失稳与卸荷易诱发工作面煤岩体大范围冒落，甚至导致围岩动力学灾害，严重制约现场安全开采和设备稳定运行。因此，研究探索断层区岩层运动与变形特征与稳定性控制，对保障安全开采具有现实必要性。宁东矿区清水营煤矿主采2#煤层工作面开采条件复杂，受断层、裂隙、节理等因素影响，煤岩体力学性质与强度劣化；在强载荷作用下，开采区域煤岩体结构强度畸变、断层活化失稳、大尺度片帮冒顶，甚至造成工作面溃水溃沙，严重制约安全高效开采。以工作面开采穿越逆断层为工程背景，该断层影响范围上部51 m、下部18 m，断层落差1.8～4.9 m，工作面逆断层区域开采情形如图1所示。

  

图1 工作面逆断层区域开采示意图

1.2 断层活化力学模型分析

断层活化是由于采场支承压力的作用使断层上下盘相互错动，断层的开采盘沿着断层面发生剪切变形，从而新的断裂现象在断层的一端或者两端产生，这样断层就不断扩大[6-9]。假设作用在断层面上的正应力为σn，剪应力为τ，垂直方向的主应力为σ1，水平方向的主应力为σ3，构造面倾角为α，则：

改革开放以来，中国地板行业取得了辉煌的成就，目前中国已成为世界地板大国，该行业已形成涵盖设计、研发、生产、销售、铺装、售后服务等完整产业体系;产品的创新与研发，技术的进步与革新，助推着中国地板走向世界的前沿。

σn=σ1cosα+σ3sinα

(1)

τ=σ1sinα-σ3cosα

(2)

  

图2 断层活化力学模型

断层结构受力状态如图2所示，若构造面摩擦系数f=tanφ，φ为摩擦角、C为粘聚力、设压应力为正，则由库仑定律推出构造面的抗剪强度：

τn=C+σn·tgφ

(3)

根据力学平衡原理，剪应力大于抗剪强度时，即τ≥τn，则结构面产生滑动。用剪切应力减去抗剪强度，其差值为结构面产生滑移变形的作用力，即剩余剪应力：

τ′ =τ-τn

=σ1(sinα-tgφ·cosα)-σ3(cosα+tgφ·sinα)-c

a临为支承应力作用下结构面倾角发生滑移形变的临界值，若实际倾角a<a临，则只能发生压缩形变，不会产生位移。

(4)

当τ≥τn，即τ′≥0时，则结构面产生剪切滑动。工作面推进过程中，工作面前方支承压力逐渐增加，出现峰值时影响范围内构造面变形最大。

 

(5)

式中，K—应力集中系数；γ—覆岩厚度，m；H—采深，(侧压系数)。

结合工作面开采特点及现场工程地质调查，构建工作面数值模型。模拟在工作面进入断层前加固断层区域，提高断层区介质弹性模量、内聚力和内摩擦角，增加单元之间的位移阻力；监测；注浆前后工作面应力、应变变化规律。在断层中心线位置布置测点(位于工作面顶板上方8 m处)，模拟分析注浆前后断层区煤岩结构的动态变化。

σn=KγH(cosα+λsinα)

(6)

由式(2)(5)得出相应的剪应力表达式：

τ=KγH(sinα-λcosα)

(7)

此时，结构面上的剩余剪应力为：

τ′=KγH[(1-λtgφ)sinα-(λ+tgφ)cosα]-C

(8)

在工作面正常开采时，如图3所示，煤岩体应力曲线a小幅波动，当遇到断层时，应力曲线如b所示，应力值出现明显的大幅下降，最低点值为σ断，通过内部控制方法提高σ内值，内部控制实施后煤岩体内部的应力曲线如c所示；通过外部控制方法提高σ外值，外部控制实施后的应力曲线如d所示，通过内外部控制方法，断层区域的应力曲线经过b→c→d三个阶段，不断提升断层开采扰动区煤岩体的强度，使断层区域煤岩体内部应力逐渐接近正常开采时的σ值，从而保障开采期间煤岩体内部应力的均匀分布，规避断层区域应力突降引发的煤岩体垮落失稳等灾害。

读了《杂文月刊》文摘版2018年9月下《电梯风景》一文，颇有同感。漫画味很浓的压题图片赫然出现在文章标题“电梯风景”旁边，刻画出乘坐电梯者的众生相。该是上班高峰期吧，赶着上班的人硬生生挤入已经满员或超载的电梯，电梯门无法关上，电梯更无法运行。压题图片定格了这一瞬间，这另类的“风景”本身就非常诙谐幽默了。

KγH[(1-λtgφ)sinα-(λ+tgφ)cosα]≥C

(9)

(3) 冒顶区注浆作业固结顶板

α临

 

(10)

刚刚毕业的大学生，经济收入不高，大多数人会选择先租房，积攒一定收入后再买房，对于这部分群体也可以每月定额分三档扣除800元到1500元不等。

由式(8)～(10)可知：随着开采深度(H)、覆岩厚度(γ)增大，加之断层区域煤岩摩擦系数(f)本身较小，极易诱发断层活化。工作面与断层全面接触的过程，是断层活化的高发阶段，采动压力与顶板残余静压相互叠加，使得顶板压力急剧增大，导致采场内锚杆失效、片帮冒落等灾害。通过注浆加固，可有效提高工作面煤岩体形成阻止断层上下盘岩层滑动的抵抗力。煤层顶板越松散，顶板应力集中系数(K)越小，断层不易活化；断层面倾角α越小，断层越不易发生活化；断层活化的判断为：τ≥τn，τn是断层面上最大的抗剪强度，通过注浆τn变大，减小断层活化几率。

综合上述已有的研究，发现国外学者主要从绿色金融的理论、绿色金融与经济发展及环境保护之间的关系、绿色融资等问题进行研究；国内学者主要是从绿色金融的概念、政策，国外经验借鉴等方面进行研究，还有部分学者通过实证分析研究影响绿色金融发展和实施的因素，但其理论尚无法解决我国当前绿色产业发展融资难、绿色激励机制缺失等瓶颈问题。鉴于此，本文在现有文献研究基础上，构建金融机构、政府监管机构、企业三方博弈模型，探讨绿色金融政策下技术创新投入对企业走绿色生产模式的影响和内在机理，进而为我国发展绿色金融的机制和路径优化提出对策建议。

2 煤岩体注浆耦合控制方法

2.1 断链减灾控灾方法

灾变的发展过程具有独特的行为特征，片帮、漏冒、煤岩体失稳之间在灾变演化过程中受采场环境和内部结构关系支配。根据灾变阶段的发育特性、构成破坏力的程度，提出“断链”防灾控灾思路：以煤岩内部控制为主、外部控制为辅。煤岩内部控制的目的是提高开采扰动区域内煤岩体承载能力，外部控制的目的是施加强约束限制开采扰动区域内煤岩体变形。内外控制方法的功能判据：

σ=σ内+σ外+Δσ

式中：σ为正常开采的应力值，σ内为采取内部控制方法后的应力升高值，σ外为采取外部控制方法后的应力升高值，Δσ为σ内+σ外与σ之间存在一定的偏差值。

因此，决定结构面是否发生滑移变形取决于应力集中系数K、覆岩厚度γ、采深H、结构面倾角、粘聚力C和岩石基本摩擦角φ。若结构面力学参数(C和φ)不变，开采深度 越大、K越大，α越大，则结构面产生滑移变形效应的可能性就越大。τ′≥0是变形开始的条件，即：

  

图3 内外控制方法的功能体现

2.2 注浆改善煤岩应力的机理

从损伤力学观点分析，岩体破坏的本质是由于内部原生裂纹在外部荷载作用下，产生应力集中进而形成扩展-贯穿-关联的过程。注浆能够有效改变岩体破坏演化路径。未注浆条件下岩体内部裂隙结构多处于二向应力状态，注浆作业后应力状态逐步转化为三向，形成新的平衡结构，岩体塑性得到增强。通过浆液充填和固结破碎岩体中的裂隙面，提高断层区煤岩体的内摩擦角和内聚力，从而提高断层本身及围岩的抗剪强度[10-11]。注浆加固补强作用可采用莫尔强度理论τ=C+tanφ进行分析，如图4所示。

3 注浆条件下力学特征数值模拟计算

由式(1)(5)得出作用于结构面上正应力：

  

τ-抗剪强度；σ-内部正应力；C-内聚力；φ-内摩擦角图4 注浆前后煤岩体力学特性对比

3.1 超前支承压力对比

工作面从上盘向下盘推进，注浆前、后超前支承压力分布对比如图5所示：工作面距断层70 m范围处，注浆前、后的垂直应力出现差异。注浆前，工作面临近断层，应力开始逐步减小，直至进入断层内部减小至5.5 MPa左右；推出断层后应力开始逐步增大，工作面推至300～340 m处，应力比正常高出0.6 MPa左右，这表明在注浆前工作面在通过断层下盘时有应力集中，应力在工作面推进至340 m后恢复；注浆后，工作面在上盘距断层70 m范围处应力开始出现缓慢减小，由于注浆改善了断层内部的力学参数，应力略有减小，从13 MPa左右减小至11 MPa左右，且在断层内部应力波动较大；工作面推出断层50 m范围内，应力缓慢增长至13 MPa左右，当工作面继续推进时，应力趋于平稳。

  

图5 注浆前后工作面应力对比

3.2 支承压力影响范围对比

工作面注浆前后支承应力大小及变化，如图6(a)(b)，未注浆条件下，工作面从上盘推进至断层时，支承应力在13 MPa左右，工作面前方存在明显应力集中现象；注浆后，支承应力在10 MPa左右，工作面前方没有明显应力集中现象。由于在未注浆过断层时，由于断层区域煤岩破碎，工作面临近断层时，缺少有效传递载体，应力难以向断层下盘传递，致使工作面前方存在应力集中现象；注浆后，有效改善了工作面断层区煤岩力学性质，形成了传递应力的有效载体，因此注浆后的工作面超前支承应力比注浆前减小2 MPa。

(2) 工作面预注浆加固防冒顶

  

图6 注浆前后工作面应力云图

3.3 断层位移演化对比

工作面推进至断层中线的位移下沉曲线，如图7所示，注浆前随着工作面的推进，测点下沉量一直在增大；注浆后，测点位移量变化很小，基本趋于平稳。

随着药品种类的日益增多，用药错误呈现的状况也更加复杂。医院对用药安全问题必须给予高度重视，积极归纳、总结错误的原因，加强对用药错误事件的监测和干预，合理规避用药错误事件的发生。医务人员应自觉遵守医疗机构的规章制度，增强自身的专业知识储备和责任心，不断提高医疗技术及人文服务水平，从源头上降低用药错误的发生率。

  

图7 注浆前位移变化对比

4 现场工程应用与效果评估

4.1 煤岩体内部注浆控制

针对断层区煤岩体变形失稳，以煤岩内部控制为主导，其中内部控制又以注浆加固为决定性手段。如图8所示，采用钻机设备施工钻孔，孔径为Ф42 mm，孔深3.2 m(渗透半径)，钻孔作业结束后，沿钻孔布置6#管子，用注浆材料充填加固工作面顶板及煤帮松散煤岩体。

  

图8 松散煤结构注浆耦合加固

4.4.1 注浆参数

报告显示，2018年前三季度实现营业收入143.03亿元，同比增长20.1%，归属上市公司股东的净利润3.91亿元，同比增长62.46%。其中2018年第三季度实现营业收入49.09亿元，实现归属上市公司股东净利润2.06亿元。

浆液在煤岩体缝隙空间扩散渗透时，存在一定的摩擦阻力，注浆压力应根据摩擦阻力大小进行调整。注浆压力越大，浆液在裂隙空间扩散效果越好。浆液在断层区破碎煤岩体裂隙空间扩散时，需要克服较大的摩擦阻力，工程现场注浆压力控制在4.0 MPa～6.0 MPa、浆液扩散半径R=3.2 m、单孔注射浆液110 kg，注浆作业时间10 min。

4.4.2 注浆工艺

一是企业的内部机构设置、岗位职责、业务流程等规定不明确，各岗位权利与责任界定不清，货币资金相关业务发生时，无章可循，执行起来更加难以控制。二是未建立良好的内部控制企业文化，企业领导不重视内部控制建设，企业人员对内部控制认识不足，缺少风险意识，没有形成共同维护良好内部控制环境的氛围。三是未制定和实施有利于企业可持续发展的人力资源政策，缺乏对企业人员的培训，企业人员风险意识薄弱，在处理资金相关业务时，以主观意识为主，忽视风险，忽略控制制度的规定。

注浆工艺包括施工钻孔、注浆充填、封孔三个步骤[12]。采用钻机施工钻孔，钻孔成型后，用注浆泵沿钻孔进行注浆作业，注浆工作结束后进行封孔作业。施工工艺如图9所示。

(1) 两巷超前加固防采动破坏

我院2004－2016年3种非发酵革兰氏阴性杆菌耐药性分析…………………………………………………… 李祥鹏等（6）：790

工作面两巷超前20 m支护区域，每隔1.8 m沿巷中至巷帮(靠工作面侧)施工注浆孔(深度3.2 m、孔径Φ42 mm)，其中巷道圆弧拱顶板中间位置1个、巷道肩窝位置1个、煤帮侧位置2个，顶板注浆钻孔仰角45°，煤帮注浆钻孔垂直煤壁布置。

进入断层内部，如图6(c)(d)支承应力对比得出注浆前支承应力小而注浆后支承应力增大，注浆前超前支承应力为5 MPa，注浆后超前支承应力为11 MPa，由于注浆后，改善了断层内部破碎煤岩的力学性质，所以工作面过断层时超前支承应力与正常回采时变化不大。工作面出断层后，注浆前、后的工作面超前支承应力并没有改变多少，基本一致。

采用钻机在相邻支架前梁端部位置施工注浆孔(与煤壁侧呈45°)，将博特威、罗克休和马丽散等化学浆液注入支架前梁顶板破碎区域，起到固结充填作用。过断层开采期间，工作面煤壁每开采2.4 m，进行一次注浆作业，直至工作面顺利通过断层。

如图3A所示，经过增温处理之后，美国薄荷叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量的变化趋势一致，较对照均呈先升高后降低的趋势。处理7 d时，增温处理下薄荷叶片的叶绿素含量较对照显著上升了15.2%（P=0.016<0.05），而处理14 d时，较对照显著下降了10.0%（P=0.015<0.05）；如图3B所示，处理7 d时，增温处理下薄荷叶片的类胡萝卜素含量较对照上升了3.6%，而处理14 d时，则较对照显著下降了16.6%（P=0.020<0.05）。

  

1.压缩空气进气口 2.进气阀门 3.调节阀 4.马达换向阀门 5.马达 6.油雾器 7.出浆管路 8.出浆压力监测表 9.进浆管口A 10.进浆管口B 11.柱塞泵图9 注浆系统设备及工艺步骤

则临界结构面倾角：

选择和使用时，明确图画书是与课文、其他文学作品不同的课程资源，尝试用同一个图画书文本应用于不同的课程计划。

将博特威、罗克休、马丽散等化学浆液注入破碎顶板空间，对冒落空间进行充填的同时胶结破碎煤岩，形成再生顶板结构。

(4) 煤壁注浆加固防片帮破坏

在工作面煤壁破碎段施工注浆孔，将博特威、罗克休、马丽散等化学浆液注入煤壁，提高煤壁结构强度，降低片帮概率。

4.2 煤岩体注浆效果评估

为了真实评估煤岩体耦合控制效果，采用围岩松动测试仪和围岩损伤钻孔窥视系统，对煤岩体控制措施实施后的效果进行验证评价。

声波在不同介质中传播速度的差异性，可确定煤岩体的破碎范围。未采取控制措施前，断层开采扰动区煤岩体松散破碎、裂隙分布广泛，声波的传播速度较慢。通过煤岩体内部耦合控制，煤岩体应力得到提高，裂隙减少，声波的传播速度较快。根据孔深-波速曲线，在0～1.2 m范围内出现了较明显的波速降低，围岩松散范围变化相对较小，这说明煤岩体较完整。在工作面风巷煤帮施工窥视钻孔(孔深2.8 m)，采用钻孔窥视仪观测煤岩体裂隙分布情况。未采取措施前，断层开采扰动区煤岩体裂隙发育，在内部控制方案实施后，观测结构显示孔深0.7～1.2 m出现2处微小裂隙，1.3～2.8 m范围结构较为完整。

钻孔窥视反馈结果与围岩松动圈测试结果相一致。探测分析表明：综采工作面过断层开采耗时2个月，未注浆条件下，工作面煤壁片帮、冒落严重，推进速度极其缓慢；注浆后工作面采场得到了有效控制，松散破碎煤岩体在浆液作用下固结，抵抗围岩变形的能力显著提高，控制效果显著。

观察组患者临床疗效为95.56%（43/45），高于对照组患者73.33%（33/45），差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

5 结论

针对断层开采扰动区煤岩体失稳致灾难题，揭示了断层区开采扰动诱发断层活化的机制，具体分析了“内部控制”中的注浆耦合调控，确定了工艺参数和调控策略，减少开采扰动破坏。

(1) 基于煤岩体结构力学平衡理论，揭示断层区开采扰动下断层活化的过程与机制，初步提出了断链减灾方法。

衬垫采用的COOLMAX材料，需要贴近人肌肤的外表面采用超疏水自清洁涂层，表面的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下自动脱落或被降解的一种表面。给用户提供了有力的清洁保障。

(2) 确定了内部注浆耦合控制方法，改善了煤岩体自承载能力，提高支护结构与煤岩体相互作用和适应能力。

(3) 通过三维数值计算，对比分析了注浆前后工作面过断层期间的围岩应力演化、位移运动特征，比对发现：浆液渗透耦合能有效改善煤岩弱面的力学性能。

参考文献：

[1] 王涛. 断层活化诱发煤岩冲击失稳的机理研究[D].中国矿业大学(北京),2012.

[2] 尹希文,闫少宏,安宇. 大采高综采面煤壁片帮特征分析与应用[J].采矿与安全工程学报,2008, 25(2):222-225.

[3] 王家臣,王蕾,郭尧. 基于顶板与煤壁控制的支架阻力的确定[J].煤炭学报,2014,39(8):1619-1624.

[4] 韩贵雷. 破裂岩体承压注浆加固力学特性试验研究[D].北京:石油工业出版社,2008.

[5] 韩立军,贺永年. 破裂岩体注浆加锚特性模拟数值试验研究[J].中国矿业大学学报,2005,34(4):418-422.

[6] 王存文,姜福兴,刘金海. 构造对冲击地压的控制作用及案例分析[J].煤炭学报,2012,37(S2):263-268.

[7] 张曦. 采动影响下断层错动型冲击地压发生的机理研究[D].西安科技大学,2016.

[8] 吕进国. 巨厚坚硬顶板条件下逆断层对冲击地压作用机制研究[D].中囯矿业大学(北京),2013.

[9] 方端宏,刘盼,张凤杰. 大采高综采工作面煤壁片帮特征及其稳定性分析[J].煤矿安全,2013(3):195-198.

[10] 张农. 巷道滞后注浆围岩控制理论与实践[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004.

[11] 张淑同,杨志恒,汪华君. 采场破碎煤体注浆加固渗流规律研究[J].采矿与安全工程学报,2006,23(3):358-361.

[12] 吕兆海,来兴平,来红祥,等. 大采高工作面穿越断层破碎区预注浆耦合加固实践[J]. 西安科技大学学报,2014, 34(6):670-675.