煤矿胶结充填开采覆岩移动及矿压显现规律研究
第三章 回采工作面上覆岩层活动规律及其分析
老顶板横“O-X”型破断形式
§3 老顶初次破断时的极限跨距
一、梁式断裂时的极限跨距
极限跨距：老顶岩梁达到断裂时的跨距。(初次断 裂步距）
图3–9 岩梁上任意点的应力分析
求解过程：
M·y Jz
梁内任一点正应力为： M—该点所在断面的弯矩； y—该点离断面中性轴的距离； Jz—对中性轴的断面矩。
此假说认为工作面和采空区顶板可此假说认为工作面和采空区顶板可视为一端固定于煤壁前方岩体内另一端视为一端固定于煤壁前方岩体内另一端处于悬伸状态的梁悬臂梁弯曲下沉后处于悬伸状态的梁悬臂梁弯曲下沉后受到已垮落岩石的支撑当悬伸长度很大受到已垮落岩石的支撑当悬伸长度很大时发生有规律的周期性折断从而引起时发生有规律的周期性折断从而引起周期来压
二、悬臂梁假说 此假说认为，工作面和采空区顶板可 视为一端固定于煤壁前方岩体内，另一端 处于悬伸状态的梁，悬臂梁弯曲下沉后， 受到已垮落岩石的支撑，当悬伸长度很大 时，发生有规律的周期性折断，从而引起 周期来压。
三、铰接岩块假说
此假说认为，采场 上覆岩层分为垮落带 和裂隙带，二者的差 别在于，裂隙带岩块 间存在有规律的水平 挤压力的联系，从而 相互铰合而形成一条 多环节的铰链。
取梁单位宽度，则
任意点A：
1 Jz＝ bh3 (b=1) 12
＝ 12 ·M·y ，（y=h/2时， 最大 ）
2 2 3 h 4y τxy＝ Qx 3 2 h 最大剪应力发生在矩形断面梁的中性轴上，
h
3
即y＝0， ∴
3Qx (τxy)max＝ 2h
① 若根据固定梁计算：
M1 x E1 J1 E1 J1 M1 x E1 J1 ; E2 J 2 M 3 x E3 J 3 M n x En J n
我国煤矿充填开采技术及绿色开采技术研究
环球市场/施工技术-178-我国煤矿充填开采技术及绿色开采技术研究袁志刚山西高平科兴新庄煤业有限公司摘要：随着煤炭开采技术水平的提高，为了解放“三下”压煤，煤矿“三下”开采技术得到了极大发展。
我国煤矿“三下”传统开采技术有离层注浆、条带式开采，其中离层注浆不能有效控制地表下沉，成本高，效率低；条带式开采，资源回收率低，一般不超过50%，资源浪费严重。
充填开采不仅能有效控制地表下沉，而且资源回收率可达90%以上。
充填开采目前有超高水材料充填、膏体充填、固体物充填三种技术。
本文主要对充填技术以及绿色开采技术进行简要阐述。
关键词：煤矿工程；充填开采；绿色技术随着煤炭资源的利用越来越广泛，煤矿开采对周围环境的破坏逐渐显现出来。
从实况来看，破坏主要表现在以下几个方面：①对土地资源大量的破坏与占用；②破坏与污染周围水资源；③污染大气环境。
因此煤炭开采必须要朝着高利用、低开采以及低排放方向发展。
在这种环境下，探究煤矿的绿色开采技术及其应用具有重要的现实意义。
1 煤矿充填开采技术1.1 超高水材料充填技术充填工艺采用水力泵送、挂包充填。
包括充填泵站与充填点两部分，该充填工艺系统相对简单，初期与总体投入均较低。
由于充填材料具有流动性，对于仰斜开采，只需要管路、搅拌与泵送等设备就可以形成完整的充填系统；而对于水平开采和俯斜开采，还需用充填袋，效率相对较低，月产一般在5000~10000t，目前在综采机械化充填方面还没有取得突破。
1.2 膏体充填采煤技术固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分，它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，通过泵压或重力作用，经过管道输送到回采工作面，适时充填采空区的绿色开采技术。
膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体充填。
该充填技术具有高采出率、环保、高安全性等优点，管道运输，材料选择广泛，目前已在多个矿井应用，在炮采工作面应用较多，综采膏体充填技术正在研究。
矿山压力及岩层控制之7.采场岩层移动与控制
矿山压力与岩层控制——采场岩层移动与控制主讲：李成伟采场岩层移动与控制C ONTENTS 第七章岩层移动引起的采动损害概述1岩层控制的关键层理论2上覆岩层移动规律3工作面底板破坏与突水4岩层移动控制技术5一、岩层移动引起的采动损害概述我国煤矿90%以上是井工垮落法开采。
垮落法采煤，开采以后必然引起岩体向采空区移动，将造成采动损害及相关问题，主要表现为：（1）形成矿山压力显现，引起采场和巷道围岩变形、垮落和来压，需对采取支护措施维护采场与巷道的生产安全。
（2）形成采动裂隙，引起周围煤岩体中的水和瓦斯的流动，导致井下瓦斯与突水事故，需要对此进行控制和利用。
1.煤层开采产生的相关问题一、岩层移动引起的采动损害概述（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷，导致农田、建筑设施的毁坏，当地面潜水位较高时，地表沉陷盆地内大量积水，农田无法耕种村庄被迫搬迁，引发一系列环境、经济和社会问题。
（4）由于开采对围岩的破坏，为了保护矿井生产安全，需要留设大量的煤柱，我国煤炭采出率低。
一、岩层移动引起的采动损害概述2.煤矿绿色开采理念2016年3月，国家发改委、国家能源局联合印发2016-2030能源技术革命创新行动计划；在煤炭无害化开采技术创新方面提出绿色开发与生态矿山建设，重点在绿色高效充填开采、绿色高效分选、采动损伤监测与控制、采动塌陷区治理与利用、保水开采、矿井水综合利用及深度净化处理、生态环境治理等方面开展研发与攻关。
煤炭开采岩层移动排 放 水地表塌陷土地与建筑物损害瓦斯事故排放瓦斯污染环境地下水资源流失与突水事故煤与瓦斯共 采保水开采充填开采排放矸石煤巷支护矸石井下处 理煤炭地下气 化占用农田污染环境绿色开采●“高效安全、高采出率、环境协调”绿色开采技术体系膏体材料充填超高水材料充填矸石干式充填一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用被保护层组保护层地面钻井071421283504080120160200时间/d 抽采量/m 3/m i n20406080100抽采浓度/%抽采瓦斯量抽采瓦斯浓度远距离保护层开采（100～110m ）地面钻井抽采法一、岩层移动引起的采动损害概述一、岩层移动引起的采动损害概述●瓦斯抽采与利用压缩转运✓瓦斯发电✓瓦斯罐装利用一、岩层移动引起的采动损害概述●煤炭地下气化煤炭地下气化是指其不将煤炭采出地面，而将其在地下直接气化，即将地下煤炭通过热化学反应在原地转化为可燃气体的技术。
《矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响研究》范文
《矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采，矸石充填开采技术逐渐成为一种重要的采煤方法。
然而，这种开采方式对上覆岩层及地面的变形产生一定的影响。
因此，本篇论文将着重研究矸石充填开采过程中，上覆岩层和地面变形的发生机理及影响因素，并尝试为未来矸石充填开采的实践提供理论依据和解决方案。
二、矸石充填开采技术概述矸石充填开采是一种以矸石为充填物，将采空区进行充填的采煤方法。
该方法能够有效地控制矿区地压，减缓岩层移动，降低瓦斯积聚等风险。
然而，充填过程中可能对上覆岩层及地面产生一定的变形影响。
三、上覆岩层变形机理研究矸石充填开采过程中，上覆岩层的变形主要受以下几个方面的影响：1. 充填物的物理性质：矸石充填物的密度、粒度、强度等物理性质直接影响充填效果，进而影响上覆岩层的变形程度。
2. 采空区尺寸：采空区尺寸越大，上覆岩层的变形程度可能越大。
3. 开采深度：随着开采深度的增加，上覆岩层的应力状态发生变化，可能导致更大的变形。
四、地面变形影响研究地面变形是矸石充填开采过程中不可避免的现象，主要表现为地表沉降和地裂缝等。
这些变形对地面建筑、道路、管道等基础设施造成一定的影响。
1. 地表沉降：矸石充填过程中，由于充填物压实和岩层移动等因素，可能导致地表出现沉降现象。
沉降程度与矸石充填物的物理性质、采空区尺寸、开采深度等因素密切相关。
2. 地裂缝：地裂缝是地面变形的一种表现形式，主要由岩层移动和地面应力重新分布引起。
地裂缝对地面建筑和道路等设施造成破坏，影响正常使用。
五、影响因素及应对措施针对矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响，可以采取以下措施进行应对：1. 优化矸石充填工艺：通过改进充填工艺，提高充填物的密度和强度，减少岩层移动和地面变形的程度。
2. 控制采空区尺寸：合理规划采空区尺寸，避免过大或过小的采空区对上覆岩层和地面造成不利影响。
3. 加强监测与预警：通过实时监测上覆岩层和地面的变形情况，及时发现异常情况并采取相应措施进行应对。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移动与控制
一、地表移动盆地的形式：
在地表移动盆地的外边缘会形成裂缝、矿台山压阶力和及其塌控制陷第坑六章等采场。岩层移
动与控制
第四节 采场底板破坏及突水
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
二、应用关键层理论分析采场底板破坏与突水
• 将底板采动破坏带 以下及含水层以上承载 能力最大的一层岩层称 为底板关键层，类似于 采场覆岩中的关键层， 在底板隔水层中起到关 键控制作用，称为底板 隔水中的关键层。
底 动、变形和破坏，直至达到新的平衡。随着工作面的推进，这一过程
板 不断重复。重视十分复杂的物理、力学变化过程，也是岩层产生移动
岩 和破坏的过程，这一现象和过程成为岩层移动。
层
•1、基本顶；2、直接顶；3、伪顶；4、煤层；5、底板岩层
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
p 采空区周围岩层的移动和破坏形式有
达到最大。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
弯曲带
裂隙带之上直至地表的这个岩系地层。
弯曲带内的岩层破坏特征
1. 垂直方向由于自重作用产生法向弯曲，水平方向双向受压； 2. 不存在或极少离层裂缝，其中的隔水层是良好的保护层； 3. 弯曲带的高度主要受开采深度的影响。采深较小，导水断
裂带直达地表，采深较大时，开采形成的裂隙带不会达到 地表。
• 岩层移动导致的煤岩体应力场与裂隙场的变化，是引 起瓦斯卸压和煤层渗透率增加的原因所在。
矿山压力及其控制第六章采场岩层移 动与控制
•（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷， •导致农田，建筑设计的毁坏。
• “三下一上”建筑物下、铁路下、水体下、承压水上
•传统的开采模式引起的采动损害与环境问题日益突出，尽 快形成煤矿的“绿色开采技术”， •基本出发点：防治或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资 源的不良影响。 •目标：取得最佳的经济效益和社会效益。
采空区下煤层开采矿压显现规律实测研究
１ 工作 面开 采技 术条 件
陕煤集 团神木柠 条塔 煤矿 是陕北 煤炭 基地建 设 的特大 型煤矿 ，设 计 能力 年产 ｌ ２ ０ ０万 ｔ ，井 田面 积 约 １ ３ ５ ． １ ｋ ｍ ， 设计 可采储量 １ ６ ４ ５ ． ２ ０ Ｍ ｔ 。该 井 田共 含煤 层 １ １层 ，可采煤
群的开采 问题 在该 矿区普遍存在 。 该矿 区 Ｎ１ １ ０ ６工 作 面 开 采 １ 煤 ，煤 层 厚 １ ． ５ ９～ １ ． ８ ５ ｍ，平 均采 高约 １ ． ７ ２ ｍ，煤层平缓 ，埋 深为 ３ ５～１ １ ４ ｍ， 该工作面 已于 ２ ０ １ ０末完成回采 ，由工作 面地表沉 降观测 数 据可知 Ｎ １ １ ０ ６工 作 面上 覆 岩 体 运 动 已基 本 稳 定 。下 煤 层 Ｎ １ ２ ０ ０工作 面开采 ２ 煤 ，煤层 厚 ５ ． １～６ ． ３ ８ ｍ，平 均采 高 ５ ． ８ ７ ｍ，煤 层 平 缓 ，埋 深 ６ ７ —１ ５ １ ｍ，平 均 埋 深 １ ０ ２ ｍ。 Ｎ １ ２ ０ ０工作面大部分 位 于 Ｎ １ １ ０ ６工 作 面下方 ，其相 对位 置 关系如 图 １所 示 ，上 、下 工作 面 间岩层 平 均间距 ３ ９ ｍ，岩 层具体情况见表 １ 。两个工作面均采用长壁后退式综合机械 化采煤方法 ，管理顶板 为全部垮落法 。
压 显 现 规 律 认 识 尚有 不 足 。
在还没有完全弄清 楚采 空区下 工作 面矿压显 现规 律之 前 ，现场实测就显得 尤 为重要 。本 文利用 陕煤集 团神 木柠 条塔煤矿 Ｎ １ ２ ０ ０工作面部分位 于采 空 区下 而部 分没有 位 于
采空区下的有利条 件 ，分别对 工作 面两部 分 区域 的矿 压显 现规律进行 了现场 实测 ，总 结 了采 空 区下工作 面矿压 显现
充填开采对煤矿开采的影响
金属矿充填开采现状矿床开采给矿产资源和生态环境带来的负面效应主要有4大危害源:资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂(赤泥)。
最近二三十年代，充填采矿法在世界范围内得到越来越广泛的使用。
这一方面是地下开采深度逐步增加对维护矿山和采场稳定的需要，另一方面是提高自然回收率和环境保护的需要而促成的。
在加拿大，充填采矿法的适用比重达40%以上，如果加上空场嗣后充填，则占采矿方法的70%~80%。
南非的黄金深井开采，几乎全部使用充填采矿法或壁式空场嗣后充填。
在我国，地下开采的有色金属矿山中，充填采矿法的使用达到23%左右（不包括空场法嗣后充填[7]；而在地下开采的黄金矿山，充填采矿法的使用比重更高，达到40%以上。
从我国充填采矿法的应用现状来看，其主题依然是上向水平分层充填采矿法，使用胶结或非胶结的脱泥尾砂作为充填材料。
此外，还有采用下向进路胶结充填法、削壁充填法、分段充填法等，使用的充填材料除脱泥尾砂外，还有块石、粗粒级碎石、磨砂、天然砂和全尾砂等。
在充填工艺方面，主要的进展有：寻找新的充填材料，如挪威Niruna矿所报道的使用冰做充填材料，以及加拿大Denison-Potacan 钾盐公司所报道的使用盐尾矿作充填料；降低充填成本，研究用不加水泥的粗粒级碎石充填料取代胶结脱泥尾砂充填料，这在我国锡矿山矿和会泽铅锌矿麒麟厂矿区得到了成功的应用。
据麒麟厂矿区的试验资料，充填成本降低了42.7%。
金属矿床开采的3大固体废料源为废石、尾砂(矿)和赤泥。
近年来,研究开发并推广应用了高浓度全尾砂充填、自然级配废石胶结充填和赤泥胶结充填等固体废料充填工艺和技术,能够实现矿山废料资源化和减量排放,达到资源与环境、安全、经济协调发展的综合目标。
全尾砂膏体充填技术的主要优点有：（1）尾砂利用率高。
（2）减少尾砂库经营和维护费用。
（3）充填料浆浓度高，大大减少了水泥用量，降低了充填成本。
（4）全尾砂膏体充填料在采场一般无渗流水排出，改善了井下作业环境，节省了井下排水及清理污泥等方面的费用。
8.8m超大采高综采工作面覆岩活动规律研究
第52卷第12期煤炭工程C O A L E N G I N E E R I N G Vol. 52，No. 12doi：10.11799/ce2020120138.8m超大采高综釆工作面覆岩活动规律研究杨俊哲(国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司，陕西神木719315)摘要：为了掌握浅埋深8.8m以上特厚煤层一次采全高开采覆岩活动规律，以上湾煤矿8.8m 超大采高综采工作面为研究对象。
利用理论计算，相似模拟以及数值模拟等方法，通过顶板位移深基点观测、微震监测、矿压监测等多种手段，将远场覆岩活动与近场矿压显现相结合，对8.8m超大采高综采工作面采场覆岩运移规律和顶板结构形式进行研究。
推演得出浅埋深8. 8m超大采出空间下覆岩垮落的结构模型，揭示了工作面远场顶板断裂与垮落时空演化规律，分析了8.8m超大采高综采工作面矿压机理及支架与围岩的力学关系，为类似条件下特厚煤层综采工作面支架选型及安全高效开采提供理论及技术指导。
关键词：浅埋煤层；超大采高；覆岩结构模型；上覆岩层；矿压显现规律；支架-围岩关系；微震监测中图分类号：TD325 文献标识码：A文章编号：167卜0959(2020) 12-0055-06Overburden activity law of 8. 8m super-high-cutting fully-mechanized working faceY A N G J u n-z h e(C H N Energy Shendong Coal Group, S h e n m u 719315, China)Abstract ：In order to grasp the overburden activity law of full-seam mining in shallow-buried extra—thick coal s e a m thicker than8. 8m,based o n the engineering background of 8. 8m super -high fully m e chanized mining face in S h a n g w a n Coal M i n e,theoretical calculation,similar simulation and numerical simulation are carried o u t,a n d through observation of roof displacement at d eep base point, microseismic monitoring, monitoring of ore pressure a n d other m e a n s,the far-field overburden activity is analyzed combining with near-field m i n e pressure behaviors, the law of overburden migration a n d roof structure is studied for the8. 8m super high cutting fully m echanized mining face. Structure mo d e l of the overlying strata caving is obtained for the shallow-buried 8. 8m s uper-high m i n e d out space, the space-time evolution law of far field roof fracturing a n d caving is revealed, the m i n e pressure m e c h a n i s m of the 8. 8m super-high-cutting fully-mechanized working face a n d the mechanical relationship between the support a n d surrounding rock are analyzed. T h e study can provide theoretical a n d technical guidance for the support selection,a n d safe a n d efficient mining in ultra-thick s e a m fully m e chanized mining face under similar conditions.K e y w o r d s：shallow d e p t h；supper - high - cutting；structure m o d e l of overlying strata；overlying strata；m i n e pressure behavior；relationship b e tween support a n d surrounding rock我国煤炭在一次能源消费中的比例达60%以上[1]。
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煤矿胶结充填开采覆岩移动及矿压显现规律研究本文以煤矿胶结充填开采技术为背景,通过相似模拟试验、数值模拟进行了不同充填率条件下覆岩移动和矿压显现规律的研究,并与垮落法开采进行对比。
在综合分析胶结充填覆岩移动变形规律后,提出了充填开采上覆岩层渐进“S”型梁模型,并对其形成条件进行了理论分析。
基于弹性地基梁理论,建立渐进“S”型梁力学模型,推导出充填开采煤体区和充填区支承压力分布和顶板下沉量推导公式,并进行了理论计算。
将此模型应用到地表下沉预测计算中,并对地表下沉系数取值进行研究,构建了胶结充填质量控制体系框架,在小屯矿进
行了工业性试验,技术经济效益分析结果表明了小屯矿进行胶结充填开采的合理性和优越性。
本文对以下主要内容进行了研究：(1)通过实验室相似模拟试验,对垮落法开采及不同充填率条件下充填开采的覆岩移动变形规律分析可知：①与垮落法开采相比,充填采煤上覆岩层整体性结构没有破坏,当充填率为80%时,胶结充填开采上覆岩层发生整体弯曲下沉,仅出现裂隙带和弯曲下沉带,两带发育分布在基本
顶附近,且范围较小,岩层竖直方向上无贯穿性裂隙：当充填率为90%时,只出现弯曲下沉带。
即采空区充填率对充填采煤上覆岩层的稳定性有显著的影响,随着充填率的提高,上覆岩层的变形破坏从产生离层、裂隙逐步变为整体的弯曲下沉,上覆岩层下沉速度及下沉量也呈现大幅度减小的趋势。
②充填率越高,顶板的欠接顶量小,下沉空间少,顶板的完整性越好,充填体和顶板的承载能力越高,故煤壁前方支承
压力峰值越小,应力增高区面积减少,后方充填体支承压力越高。
③与
垮落法开采相比,充填开采工作面周期来压的步距较大,周期较长,周期来压现象不明显；充填率越高,周期来压的步距越大,周期越长,周期来压强度越小,周期性越不明显；当充填率达到90%时,工作面无周期来压现象。
④对于胶结充填开采,充填体与围岩的相互作用主要体现在以下几个方面：充填材料作为地质填充物,及时对采空区进行了充填,胶结成具有一定强度的充填体阻止围岩变形,提高了围岩的完
整性和承载能力,增强了顶板抵抗变形和破坏的能力；随着工作面的推进,形成了以煤体、充填体、围岩共同作用的支撑体系,阻止覆岩的进一步变形；此支撑体系改变了整个采场的应力状态,使采场由双向受力状态变成三向受力状态,共同阻止上覆岩层的下沉。
由于上覆岩层运动空间有限,整个采场矿压显现明显减弱。
(2)在分析胶结充填采场覆岩移动特征的基础上,提出了充填开采上覆岩层渐进“S”型梁理论,建立渐进“S”型梁弹性地基梁力学模型,对顶板移动变形进行分析。
①对胶结充填采场覆岩移动特征进行分析,建立了渐进“S”型梁力学模型,并对其形成条件即完全连续条件和有效连续条件进行了理论分析。
②基于弹性地基梁理论,将基本顶岩梁视为半无限长梁,不考虑控顶距和支架的情况下,建立充填开采渐进“S”型梁力学模型,并根据此模型建立了充填开采覆岩移动力学方程,推导出充填开采煤体区和充填区支承压力表达式,分析了煤体区和充填区支承压力分布情况：随着工作面的推进,煤体一侧垂直应力逐渐减小,趋于原岩应力；作用在充填体上的垂直应力随着工作面的推进而增大,也逐渐趋于原岩应力。
顶板的反力在x=0处不连续,发生突变。
在x=0处,煤体压力
最大,充填体上压力最小。
③以小屯矿胶结充填开采为工程背景,确定了上覆岩层力学参数条件下,对支承压力影响因素进行了计算分析：随采深的增加,开采压力变大；顶板与充填体接触时下沉量和充填体弹性模量对压力影响较明显；如果充填效果不好,即充填率小于85%或充填体弹性模量小于0.3GPa时,则充填对于减小开采地压的作用
不大。
(3)以小屯矿地质条件为基础,采用FLAC3D数值模拟软件对不同充实率、不同充填体弹性模量条件下充填开采覆岩变形移动规律及地表沉陷进行了数值模拟分析,并对工作面前后方压力随推进距离的变化规律进行了模拟分析可得：①采空区的充填率对胶结充填开采工作面前方的超前支承压力有一定的影响,当充填率为95%时,超前支承压力峰值最低,随着充填率的减小,超前支承压力峰值逐渐升高。
充填率在80%～95%之间时,超前支承压力影响范围随充填率的减小而略有增大。
②开切眼处的支承压力分布规律与工作面煤壁附近的支承压力分布趋势基本一致,与工作面煤壁附近相比,开切眼处的支承压力峰
值较高,比工作面前方支承压力高20%,且随着充填率的减小而增大；开切眼处的支承压力影响范围也比工作面前方影响范围广,支承压力值在较远处趋近于原岩应力。
③采空区充填体垂直应力随着充填体弹性模量的增加而升高,并且应力增加范围也因充填体弹性模量的增加而变大。
④胶结充填开采地表下沉量和倾斜变形量随着充填率和充填体弹性模量的增加而减小,充填体弹性模量0.5GPa、充填率到达85%及以上或充填率90%、充填体弹性模量达0.3GPa以上,地表倾斜变形值在地表建筑物I级损坏等级允许变形范围内。
⑤随着充填率的增大,
工作面前方支承压力和充填体支承压力峰值减小。
胶结充填开采时,
工作面前后方支承压力峰值随着工作面推进距离增加先升高,然后在
较小范围内波动,呈现出的周期性不明显,且充填率越大,周期性表象
越弱。
(4)对引起地表沉陷的因素进行分析,利用推导出的顶板挠曲下沉方程对顶板下沉量进行计算,并采用数值模拟研究了地表下沉系数
的取值,最后对地表下沉进行预计。
①利用推导出的顶板挠曲下沉方程,对顶板岩梁下沉的各因素进行了计算分析：最终下沉量的影响因
素主要是煤层埋深和顶板与充填体接触时的下沉量,充填体弹性模量
和煤体弹性模量也对下沉量起到一定的作用。
②依据积分概率法建立地表沉陷预计模型,并利用数值模拟对地表下沉系数取值进行了研究：分析充填开采地表下沉系数和充填开采等价采高的关系,下沉系数与
等价采高呈正相关关系,确定了新阳煤矿胶结充填开采地表下沉系数
与等价采高的函数关系式为q=0.009e3.622Mc,并进行了预计与验证,此方法可以推广到其他煤矿胶结充填生产中。
(5)以新阳矿胶结充填
开采现场实践为依托,在对煤矿高浓度胶结充填系统进行简要介绍的
基础上,分析研究了胶结充填质量的影响因素,总结了胶结充填质量
的主要措施,构建了胶结充填质量控制体系框架,并对框架体系中的
关键技术进行了详细的研究。
(6)根据理论研究成果,在小屯矿进行胶结充填开采工业性试验,对小屯矿充填开采的地质条件、充填工艺等
进行了介绍,并对小屯煤矿充填工作面充填体受力、支架阻力和充填
开采后顶底板移近量、地表沉陷进行了观测和分析,结果表明,充填开采无明显周期来压现象,支承压力明显降低,仅为垮落开采法的65%。
地表沉陷控制效果较好,取得了良好的经济和社会效益。
并针对工程中的具体问题,提出了改进意见。