固体充填采煤矿压显现规律及机理分析
采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用
第一节采煤工作面与采区巷道矿山压力显现规律及应用一、采煤工作面采动后压力显现的状况由于岩层本身的重量以及地质构造等因素，使岩体中存在有一定的应力，称之为原岩石应力，未经采动的岩体内原应力处于平衡状态。
工作面回采时，随着采空范围的增大，上覆岩层产生变形挠曲直至破坏冒落后，岩体内的应力将重新分布，并趋于新的平衡。
（一）开采后采煤工作面上覆岩层活动特征顶板岩层的垮落，首先在于顶板岩层的破断、而后在于破断岩块的失稳。
1、老顶的初次断裂老顶岩层悬露时的情况可近似地视其为“板”。
其四周的支承条件则决定于四周采空的情况及煤柱的宽度。
老顶岩层中，最大的弯矩绝对值发生在长周边的中点，即工作面中部上方顶板岩石中。
因而，顶板岩层达到极限垮落时，首先在工作面中部上方岩层中形成平行于工作面方向的裂缝。
其断裂过程，先由长边中间沿工作面方向向两端扩展，而后由短边中间沿煤柱向两端扩展，裂缝在拐角处呈弧形，形成贯通，老顶岩层中间部分形成X型破坏，随着破坏时岩块间的失稳状态，形成了对回采工作面空间安全上的不同威胁。
2、采煤工作面回采期间岩层移动的特点随着回采工作面的推进，老顶初次断裂后，上覆岩层也将逐步活动，上覆岩层的破坏状态可分为冒落带、裂隙带及弯曲下沉带。
（二）采煤工作面矿山压力对采区巷道的影响采煤工作面开采中打破了岩石原有的平衡状态，同时也破坏了原有应力分布状态，从而使岩块冒落，或使开采空间处于高度应力状态。
1、采煤工作面周围支承压力分布采煤工作面在开采过程中，导致围岩内的应力不断地趋于新的相对平衡状态。
由于采掘空间原被采物承受的载荷转移到周围支承体上而形成的压力，称作支承压力。
回采工作面支承压力，常以其分布的范围、形式和峰值大小表示其显现特征。
前支承压力（曾称移动支承压力）——指采煤工作面煤壁前方形成的支承压力，它随着工作面的推进而不断向前移动。
前支承压力作用时间较短，且位置不断变化。
回采工作面推过一定距离后，采空区的冒落矸石有松散状态进入压实状态，此时所形成的最高应力峰值，根据上覆岩层形成的结构状态，前支承压力峰值的位置可深入煤体内2~10m，其影响范围可达到工作面前方90~100m。
第10讲采场矿压显现规律及影响因素_矿井围岩控制与灾害防治
1、采高与控顶距
SL= mL
回采工作面的顶板下沉量与采高及控顶距的大小成正比关系。
采高越大的工作面，其矿压显现也越严重；采高越低，顶板活动趋缓和，煤壁也较为稳定；控顶距增大，顶板稳定性变差。
2、工作面推进速度的影响
加快工作面的推进速度只是缩短了落煤与放顶两个主要生产过程的时间间隔，从理论上说，其结果肯定能减小顶板下沉量，但同时必然使顶板下沉速度加剧。
二、回采工作面前后支承压力的分布
【笔注】
回采工作面前后的支承压力状态一般可绘成下图的形式，并且可将其分为应力降低区b（减压区）、应力增高区a（增压区）和应力不变区c（稳压区）。在工作面前方支承压力的峰值到煤壁为极限平衡区，向煤体内则为弹性区。
工作面前后支承压力分布
三、回采工作面矿压显现主要影响因素
【笔注】
第10讲采场矿压显现规律及影响因素
【本讲内容提纲】
1.老顶初次来压与布
3.回采工作面矿压显现主要影响因素
【重点内容详解】
一、老顶初次来压与周期来压
【笔注】
1、衡量矿山压力显现程度的指标
1）顶板下沉量
2）顶板下沉速度
3）支柱的变形和折损
4）顶板破碎情况
5）局部冒顶
6）顶板沿煤壁切落（或称大面积冒顶）
其它还有煤壁片帮、支柱插入底板、底板鼓起等一系列矿山压力现象。
煤层开采中充填采煤技术分析
煤层开采中充填采煤技术分析摘要：煤炭资源对我国经济的发展起着重要作用，随着工业现代化的发展。
煤炭的开采量大幅度增加，煤层采空区的处理与加固成为煤矿企业、专家学者关注的问题之一，也是当下亟须解决的问题。
为了进一步满足采煤的需求，人们提出一种充填采煤技术。
这种技术已被广泛应用在煤矿生产过程中，可有效解决采矿造成的环境问题，例如固体废弃物污染、土地沉降等。
充填采煤可以有效阻止地表沉陷和岩层移动，进一步提高煤矿企业的生产效率。
关键词：煤层开采；充填采煤技术；膏体充填；煤矸石充填引言为了适应煤层多种多样的开采条件，现在的采煤多采用综合机械化方式进行开采，某矿工作面同样运用多种机械化设备来完成矿山的开采和运输。
近几年，随着我国社会经济发展速度的加快，经济市场变得越来越景气，在诸多产业中，煤炭产业仍占据主要地位，为建设社会主义现代化强国提供了强有力的支撑。
但是，在煤矿实际采掘过程中，随着开采深度和难度的增加，地质结构遭到了严重的破坏。
当前煤炭产业也在不断寻找新思路进行创新，其中充填采煤技术具有一定的应用优势，该技术不仅可以充分利用废弃物进行有效充填，还可以在很大程度上提升煤矿的生产效率，降低对环境的污染。
1.充填采煤技术概述煤矿企业对我国的经济发展具有重要作用，但是煤矿企业在开采过程中由于开采技术或方法的不当使用，不可避免地对环境造成了一定的污染。
造成污染的主要原因是煤矿开采过程中工作人员使用技术不当以及存在一些破坏性开采，导致煤矿岩层出现了沉降，更严重时甚至对岩层造成了损害，同时给周边环境也造成了污染，打破了生态环境的动态平衡，产生不利影响。
为了避免这一问题带来的影响，国家提倡采取绿色开采。
煤矿企业必须从自身出发进行整合、改进以及革新，更好地满足社会经济发展的现代化需求，减少现阶段高耗能、高污染的情况，真正实现向环保和高资源利用率的转变，进而提高煤炭开采的质量和效率，更好地促进自身的可持续发展。
因此煤矿企业必须不断对技术进行优化，积极应用新的开采技术，例如在实际开采过程中可应用充填采煤技术，减少岩层沉降现象，保证开采的安全性和稳定性以及煤炭开采工作的顺利进行，进而提高煤炭开采效率。
综合机械化固体充填采煤矿压控制原理与支架受力
综合机械化固体充填采煤矿压控制原理与支架受力综合机械化固体充填采煤技术能够将煤炭资源的回收率提高，并循环利用矿区的固体物质，保护矿区的基本环境以及各种资源等。
当对固体充填采煤法及其岩层控制情况进行研究时，通常是将其与一般的长壁综采在采煤采矿中的应用相互比较，进一步的完善固体充填采煤技术在岩层移动等中的应用。
本文即为基于对固体充填采煤技术的研究，对其控制原理以及支架受力情况做以简要的分析。
标签：综合机械化固体充填固体充填采煤矿压模型充填采煤技术在国际中已有很长的研究历史，而我国对于固体采煤相关技术也有大约60年的历史。
国内外对于废石、水沙等充填技术现阶段已有很大程度的研究与进展，也做了一些成功的试验。
然而，鉴于对煤炭工业的各种实际条件的制约，这些具有应用价值的采煤技术基本上每一种都要具有低成本、高效益等等多项优点，综合机械化固体充填采煤技术是为了能够满足现实现状的需求而研究开发出来的。
本文是对综采的方法进行了详尽的对比，对固体充填采煤技术的相关控制原理进行了研究，并且提出了支架设计原理，对支架受力分析进行了简要的分析与阐述。
1 综合机械化固体充填采煤技术综合机械化固体充填采煤技术是综合了机械采煤与固体填充这两种方法得出的方法，综合机械化固体充填采煤技术与传统的采煤技术二者相一致，但是综合机械化固体充填采煤技术完全是我国自主研发得出的结果。
下面即为作者对综合机械化固体充填采煤技术的相关原理、技术、受力情况等等做以分析。
1.1 综合机械化固体充填采煤原理①综合机械化固体充填采煤技术在工作面布置上基本可以与传统综采技术的布置相一致，其中巧妙对采煤工作进行布置，也就是说在采空区的一面布置作业任务，进而在进风的一侧安置一条运输的传送带，把固体物质送到传送板上。
通过运用这种布置方式，可以将采煤工作与充填工作进行良好的结合，使二者在同一个工作系统中运行。
统一工作系统下进行采煤以及充填工作的核心技术为综合机械化固体充填采煤液压支架。
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响分析
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响分析1. 引言1.1 研究背景矸石充填采煤技术是一种在煤矿采煤过程中利用矿石矸石进行充填的技术。
随着煤矿规模的扩大和煤炭资源的逐渐枯竭，煤炭采煤工作面的开采难度和风险也在逐渐增加。
矿压问题是煤矿生产中一直存在的难题，特别是在深部采煤工作面，矿压导致的地压灾害严重影响了煤矿的安全生产。
传统的矿层支护和采空区充填等技术难以有效地控制矿压，而矸石充填采煤技术的出现为煤矿煤层压力的控制提供了一种全新的思路。
通过在采煤工作面进行矸石充填，可以有效地提高煤层的支撑能力，减轻地面压力，降低矿压危害，实现矿压的控制和管理。
矸石充填采煤技术对矿压规律的影响成为了煤炭地质工作者和矿井管理者们关注的热点问题。
本文旨在通过对矸石充填采煤技术的影响机制和实例分析，探讨这一新技术在矿压规律中的作用，为煤矿矿压控制提供理论和实践支持。
1.2 研究目的研究目的主要是分析矸石充填采煤技术对矿压规律的影响，探讨其在矿压控制方面的应用和优势，进一步揭示矸石充填采煤技术在煤矿安全生产中的作用。
通过深入研究，旨在为煤矿生产提供科学的参考和决策依据，提高矿山的开采效率和安全性。
通过对矸石充填采煤技术的影响机制和实例分析，可以揭示其对矿压规律的影响机制，为矿山管理者和工程技术人员提供有效的指导和对策。
研究矸石充填采煤技术的优势和局限性，有助于更好地评估该技术在矿压控制中的应用前景和适用性，为煤矿工程的发展提供理论支持和实践指导。
1.3 研究意义矸石充填采煤技术能够有效减轻采空区的矿压，降低煤矿开采所带来的地表沉降和地表裂缝的风险，保障矿山周边地区的安全稳定。
矸石充填采煤技术能够提高矿井的采煤效率，减少煤矿资源的浪费，有效延长矿井的寿命，增加煤矿的经济效益。
通过对矸石充填采煤技术对矿压规律的影响进行深入研究，可以为深部煤矿的安全生产提供理论指导和技术支撑，为我国煤矿行业的可持续发展做出贡献。
深入探讨矸石充填采煤技术对矿压规律的影响，具有重要的理论意义和实践价值。
矿山充填开采技术分析
矿山充填开采技术分析摘要：矿山充填开采技术通常是"三下"压煤开采的技术方法,而且也有利于发展煤矿相关绿色开采技术。
为积极响应煤矿产业可持续发展与环境保护的号召，本文意在浅析煤矿充填开采技术的必要性。
本文对我国目前三种充填开采技术（固体充填、煤矿膏体充填和高水充填）的技术特点及这三种充填技术具体应用原理进行了简要介绍,并简单分析了现行煤矿充填技术的发展。
关键词：充填技术；固体充填；作用分析一、充填开采技术研发背景我国"三下"(包括村庄下、道路下、水体下)压煤能力已高达143亿吨,占全国可采用煤炭资源总储量7.2%。
全国累计统配"三下"压煤产量高达137.9亿吨。
东部地区由于人口密集,"三下"压煤严重,大部分矿井"三下"压煤产量仅仅占到了实际可采储量的40%,部分矿井的实际可采储量均被称为"三下"压煤。
据资料统计，全国煤矿有待开发和开发中的矸石山1600余座，约存在55亿吨矸石堆积量，综合占地面积约22.5万亩。
对空气、地下水、土地造成一定程度上的污染，且易自然、爆炸，严重影响了矿区周边居民的生活与安全问题。
煤矿区电厂有大量粉煤灰排放，近来排放累计达5亿吨以上，目前每年新增约5千万到7千万吨。
煤炭传统开采方法为垮落法，垮落法会引起土地塌陷，每年造成的塌陷面积约60万亩，受影响土地面积可达到900万亩。
每年因开采煤炭排放矿井水超80亿立方米，新增破坏耕地约115万亩。
基于以上问题专家提出充填开采技术思路，利用矿区固体废弃物填入采空区置换“三下”压煤，从而实现矿区资源开采与环境协调发展。
二、充填开采技术发展分类在19世纪60年代之前，我国煤矿充填一直采用干式充填法开采，直到1960年以后，尾矿充填和膏体充填技术才逐渐取代干式充填方法。
他们由德国的膏状灌装技术衍变而来，德国的告状罐装技术是一种绿色采矿技术，优点是安全性高，回收率高和环保，它已在包括中国在内的全球多数国家使用。
充填采矿技术在煤炭开采中的应用分析_1
充填采矿技术在煤炭开采中的应用分析发布时间：2022-11-28T11:53:47.118Z 来源：《科学与技术》2022年第15期作者：王峰[导读] 随着社会的不断发展，对环保的要求也越来越高。
王峰山西北方铜业有限公司铜矿峪矿山西运城 043700摘要：随着社会的不断发展，对环保的要求也越来越高。
煤矿地下开采引发的环境问题根源在于采空区上方的岩层发生运动。
为了克服煤矿开采过程中的岩层运动，提出了充填采矿技术。
本文围绕煤矿开采的充填采矿技术的优点进行阐述。
关键词：充填采矿技术；煤炭开采；应用一、充填采矿技术应用原理充填采矿技术是同时解决岩层运动和矸石山问题的有效方法。
充填采矿技术起源于“三下”开采，即建筑物下采煤，充填采矿技术是在工作面回采后采用充填物充填采矿区，从而有效控制煤层开采引起的岩层移动，其实施的关键在于充填材料的成本控制。
充填采空区后，可以有效控制岩层的运动，减轻地表的下沉。
有关数据统计发现，采用水砂充填采矿技术后，地表下沉值可以降低70%，减轻了地表沉陷对地表一些建筑物的破坏。
充填采空区，可以改变岩层的运动规律，使得导水裂隙带的高度大幅度降低甚至为零，这有助于实现保水开采。
保水开采的实现有助于保护当地的生态，减轻对矿区地下水的污染。
二、充填采矿技术概述1干式充填法该技术才进行填充时，运用到的材料大多为废石，将废石碎成渣之后输送至采空区。
运用干式充填法来展开煤矿开采时，需要始终秉承着从下到上的开采原则，实行分层次地回采，依照施工进度来对物料进行充填，为进一步向上方进行开采打下坚实的基础和外部条件。
干式充填法对于矿体不够稳定的地区，具备着较为良好的充填效果。
2水力填充法水力填充法使用过程中所用到的填料大多数都是炉渣以及碎石等，通过对输水管道的有效使用，将水资源作为运输动力，将充填材料运输到采空区，等到填料脱水之后，就能够转化为充填体。
水力填充法具备较强的适用性和抗压水平，能够有效避免周边岩石的移动，有效管控矿山的压力。
膏体充填工作面矿压观测方案及结果分析
膏体充填工作面矿压观测方案及结果分析煤炭开采后，造成地表沉陷的根源是由于煤炭资源采出后形成采空区，给顶板岩层提供了自由活动的空间，导致上覆岩层的下沉移动变形，进而引起地表发生沉陷。
本文对许厂煤矿1335膏体充填工作面矿压观测方案及结果分析进行阐述，重点观测工作面压力显现及顶底板移近量来反映膏体充填工作面地面基本不沉陷。
标签：地表沉陷；膏体充填；采空区；矿压观测1 引言许厂煤矿膏体充填是将煤矸石、胶结料等原料在地面加工成膏状浆体，利用充填泵输送到井下充填工作面采空区，填充采空区的采煤方法，膏体充填工作面采煤后顶底板移近量是造成地表沉陷的原因。
2 概况1335工作面位于130采区，属于-225m水平，东侧和北侧为采空区，南侧为130采区上山煤柱；西部为待开采的1333充填工作面。
井下标高-270～-250m，走向长643m，倾向长66m，平均煤厚5.2 m，工作面膏体充填开采工序为：割煤、支护—隔离—充填。
3 工作面矿压显现观测3.1 观测目的观测充填工作面在回采期间其液压支架的工作阻力和顶底板移近量，进而分析充填工作面的矿压显现情况及规律。
3.2 观测内容（1）支架工作阻力。
（2）工作面顶底板移近量观测。
3.3 测站布置（1）工作面支架阻力的测点布置。
1335工作面在ZC5600/20/38型充填液压支架上安装一个压力表来观测支架初撑力，根据现场实际条件选取9#、16#、24#、30#、35#、40#支架作为测点。
11月28日至11月31日工作面经历了一个充采循环，读取其初撑力、平均末阻力和历史最大工作阻力。
（2）工作面顶底板移近量的测点布置。
11月28日工作面完成充填后，工作面支架与煤壁之间共布置了三个测点，分别为1#、2#、3#。
三个测点均距煤壁0.7m，其中1#位于36#-37#支架之间，距轨道顺槽中线18.5m；2#位于35#～36#支架之间，距轨道巷中线20m；3#位于22#～23#支架之间，距轨道巷中线38m。
第四章 采场矿压显现基本规律
第四章采场矿压显现基本规律第一节概述在实际生产过程中，工作面常有下述一系列矿山压力现象，并且习惯上用这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。
1.顶板下沉一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶底板相对移近量。
以S表示，有时为了对比，常常把这个指标换算为单位采高、单位推进度的顶板下沉量，即以每米采高每米推进度多少mm来表示。
下图为工作面顶底板移近曲线，1为顶板绝对下沉曲线；2为顶板相对移近量（下沉）曲线；3为底版臌起曲线。
2.顶板下沉速度指单位时间内的顶底板移近量，以mm/h计算。
3.支柱的变形与折损4.顶板破碎情况常常以单位面积中冒落面积所占的百分数来表示。
5.局部冒顶指回采工作面顶板形成的局部塌落。
6.工作面顶板沿煤壁切落，或称大面积冒顶指工作面由于顶板来压导致顶板沿工作面切落，其它还有煤壁片帮，支柱插入底板，底板臌起等。
第二节老顶的初次来压1.概念初次来压：把由于老顶第一次失稳而产生的工作面顶板来压，称为老顶的初次来压。
初次来压步距：由开切眼至初次来压时工作面推进的距离称为老顶的初次来压步距。
2.老顶初次来压时的特点1）顶板下沉量大、支柱载荷增大。
2）煤壁内的支承压力增大，煤壁变形与片帮严重。
增压区、减压区、稳压区。
3）直接顶破碎，并有掉渣现象。
4）初次来压比较突然，容易造成严重事故。
初次来压步距的大小与老顶岩层的力学性质、厚度、破断岩块间互相咬合的程度等有关。
同时，也与地质构造等有关。
一般20~35m，个别50~70m甚至更大。
根据统计，在我国现有的生产矿井中，初次来压步距为：10~30m 54%30~55m 37.5%其余为大于55m，最大为160m左右，如大同。
第三节老顶的周期来压一、回采工作面推进对岩体结构的影响当工作面推进时，岩块A 首先处于悬露状态，此时工作面支架将受到岩体A 的保护，受力甚小。
但当达到极限跨距时，岩层形成了断裂。
此时若岩块A 与岩体咬合不住，则此岩层及上覆岩层将形成一端由支架支撑而另一端由已冒落的矸石所支撑。
矸石充填开采矿压显现规律及成本效益研究
矸石充填开采矿压显现规律及成本效益研究工作面煤矸石充填回采技术系通过将从井下开采出的散体煤矸石等固体废弃物借助专业化机械设备充填至工作面后方的采空区内,同时将所压煤层置换出来,充填开采技术是煤炭生产过程中鲜有的一种绿色开采技术。
该技术通过多年的应用与研究,在理论与实践中取得了巨大的进步,有效的解决了部分矿区“三下”采煤的难题。
本文在文章前面简要概述充填开采技术近些年的发展以及固体废弃物充填开采现状的基础上,通过理论分析、UDEC数值模拟、FLAC-3D数值模拟、物理相似材料模拟、成本经济分析等研究分析手段,对山西海尾矿固体充填开采技术的应用进行系统总结。
本文的主要研究内容如下:(1)结合近些年来固体充填发展相关理论与现状,分析采用充填开采技术后上覆岩层的移动变形特征,参照较为成熟的等价采高理论对影响上覆岩层移动变形规律的主要因素进行分析;(2)通过运用计算机模拟软件UDEC、FLAC-3D以及建立物理相似模型模拟不同充实率情况下的煤矸石充填开采后采空区上部覆岩的变形移动规律及围岩矿压显现规律展开分析研究,并设定充实率为0%、25%、50%、70%、80%、90%等多种充实率来分析研究,总结不同充实率下采空区上覆岩层移动变形及围岩应力变化规律;(3)基于UDEC数值模拟以及FLAC-3D数值模拟的分析研究结果,采用物理相似模拟实验,对充实率为0%、50%以及90%三种矸石充填情况下的采空区上覆岩层移动变形规律进行观测,将数值模拟结果与物理相似模拟实验结果进行相互印证。
(4)归集实施固体充填开采所需的专业设备,计算实施该技术所需耗费的人工
成本、设备成本、用电量及其他避免发生的拆迁成本等,结合国家现行经济政策及税收优惠政策,计算出山西海尾矿因采用充填开采技术所发生的吨煤成本及可获得综合经济效益。
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固体充填采煤矿压显现规律及机理分析
摘要：煤炭能源对我国的经济发展具有一定的支撑作用，近些年来我国煤炭产
量显著上升，并且因为煤炭资源分布不均等相关因素影响，导致我国某些地区煤
炭资源已经出现枯竭，同时我国煤炭每年都会有大量的煤矸石等固体垃圾排放，
不但影响环境，同时也占有大量土地，所以在此基础上也就新的采煤技术。
关键词：固体充填采煤；规律；机理
引言
近年来固体充填采煤技术在我国多个矿区的不同“三下”压煤条件下得到了广
泛应用，成功采出了大量煤炭资源。
相比传统垮落法管理采场顶板，在固体充填
开采中，矸石、粉煤灰等充填材料被及时充填入采空区内，充填体有效限制了上
覆岩层的移动、变形空间，使得充填开采采场来压强度、频率及范围大大减小。
1概述
1.1工程概况
五沟煤矿是华东地区厚松散含水层下开采井田，煤系地层覆盖松散含水层厚
度平均300m，其中第四含水层直接覆盖于开采煤系露头之上，对煤层的安全开
采构成了严重的威胁。
CT101工作面和1013工作面是同位于五沟煤矿东翼采区的固体充填法和垮落法采煤2个工作面，具有相同的采矿地质条件。
CT101充填采
煤工作面及1013综采工作面布置、位置关系和1013工作面区域柱状图如图1所示。
1.2采场顶板管理方式
固体充填采煤技术是在传统综合机械化采煤作业的基础上，同时实现固体充
填作业的采煤技术。
与1013工作面垮落法管理采场顶板不同，CT101充填采煤工作面通过悬挂在充填采煤液压支架后部的底卸式刮板输送机输送地面矸石山及洗
选矸石等固体充填材料至工作面采空区，经连接在支架后部的夯实机构进行密实
充填，通过固体充填材料的有效支撑实现采场顶板的管理，进而实现覆岩移动、
地表沉陷控制，解放“三下”压煤资源的目的。
CT101工作面和1013工作面基本情
况对比见表1所示。
从图中可以看出，2个工作面回采过程中，1013工作面液压支架平均工作阻力接近支架
额定工作阻力，现场统计，1013工作面35%的支架工作阻力集中在4000~4500kN，平均支护
强度为0.6MPa，说明煤层开采过程中矿压显现较为剧烈，此外，工作面回采期间，5%~9%液
压支架安全阀开启，支架富裕系数较小。
CT101充填采煤液压支架，支架工作阻力集中在8000~10000kN，平均支护强度在0.5MPa，占总支架的55%，远远小于支架的额定工作阻力，现场统计，支架安全阀不开启，支架富裕系数较大。
说明充填采煤工作面回采过程中矿压显
现强度相对较弱，无明显来压现象。
2.2超前支承压力实测对比
现场监测1013工作面与CT101工作面煤壁前方钻孔应力计变化，实测数据表明：1013
工作面，煤壁前方支承应力最大值为28.2MPa，应力集中系数为3.76，相比CT101工作面煤
壁前方支承应力最大值仅为14.35MPa，应力集中系数为1.91，现场观测1013工作面采场的
整体来压强度较大，煤壁前方应力集中明显，而相对CT101工作面，固体充填法管理采空区，充填体有效支撑采场上覆顶板下沉，实现了采场应力转移，采场应力峰值和影响范围低，采
场整体来压强度较小。
3矿压显现特征及机理分析
3.1矿压显现特征分析
通过对五沟煤矿邻近工作面垮落法与充填法矿压显现特征的现场实测，得到不同顶板管
理方式下的2种矿压显现特征情况，如表2所示。
由表2可知，采用垮落法与充填法管理采
场顶板时，1013工作面支架平均支护强度是CT101工作面支架支护强度的1.2倍，来压期间
支架安全阀开启频繁，工作面顶板垮落，覆岩裂隙带高度发育到上覆45m左右，而CT101工作面顶板不破断，覆岩“两带”变化，裂隙发育高度10m，采场周围应力集中系数小，CT101
工作面整体来压强度、来压频率和来压范围相对较小。
式中[σt]为岩层许用应力，MPa。
将2个工作面相关实测数据代入以上公式，经初步计算，五沟煤矿1013工作面顶板初次垮断步距为29.2m，顶板垮落高度为23m，而CT101工作面顶板不发生破断。
4矿压显现数值模拟分析
不同充实率下采煤工作面数值模拟结果表明，当采场充实率为0%，即垮落法开采时，工
作面推进到30m，基本顶开始垮落，此时为工作面初次来压阶段，随着工作面继续推进，采
场顶板发生大面积周期性垮落、失稳，周期来压步距为10~16m，工作面来压期间矿压显现
剧烈，上覆岩层呈现典型“三带”变化，裂隙带发育高度为42m左右，覆岩垮落状态如图4a
所示。
随着充填体充实率继续增大，充填体对采场顶板支撑作用凸显，充实率为85%时，工
作面覆岩垮落状态如图4d所示，此时，基本顶仅发生弯曲下沉，而不破断，采场上覆岩层
只有裂隙带与弯曲下沉带，采场矿压显现相对缓和，裂隙带发育高度仅为10m左右。
结语
由以上矿压显现实测数据及数值模拟结果可知，采场充填体及时有效地承载上覆岩层载荷，避免采场覆岩的大面积垮落，可有效降低充填采煤工作面及采场矿压显现的强度、频率
及范围。
参考文献
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