厚煤层护巷煤柱膏体充填分层开采覆岩控制研究

【摘要】：膏体充填是实现煤矿绿色开采的主要技术手段之一，也是实现老矿井遗留煤柱资源安全回收的重要途径。衰老矿井的煤柱开采条件复杂，工艺相对落后，常用分层开采法回收厚煤层煤柱，然而煤矿开采中充填体作为假顶，其稳定性影响因素的研究相对匮乏。本文以韩王煤矿厚煤层护巷煤柱膏体充填开采为研究背景，对上、下分层巷采工作面协调布置、巷采工作面合理采宽、充填体假顶稳定性、支承压力影响因素等做了系统研究，取得以下成果： （1）本文针对韩王矿厚煤层护巷煤柱的回收，提出无煤柱分层巷采全部充填法。该方法上分层巷采工作面倾斜布置，下分层巷采工作面伪斜布置，减小了充填体之间弱面对假顶强度的影响。 （2）建立充填体假顶力学模型，推导出了上覆岩层对假顶是否施加载荷的判据和假顶极限跨距公式，通过公式计算发现，①不同强度的充填体假顶厚度对其稳定性的影响规律不同，抗拉强度较小时，假顶厚度与极限跨距关系曲线存在极值点，假顶并非越厚越稳定；假顶强度较大时极限跨距与厚度呈正相关趋势。②假顶极限跨距随着假顶的强度的增加而增加，数值模拟也证明了这一点。 （3）理论分析表明，工作面推进到老顶初次垮落步距时，采高从0开始增加，工作面前方支承压力峰值从0增加到一定数值后老顶断裂，而后采高继续增加，支承压力峰值有所减小并向煤壁深处转移。本文根据此规律推算出了老顶断裂前的极限采高mmax公式。 （4）数值模拟结果表明，老顶断裂与否关系到采高对支承压力分布规律的影响。膏体充填开采等价采高较小，老顶不断裂，随着等价采高的增加支承压力峰值有增大的趋势，这区别于垮落法开采采高对支承压力的影响规律。此结果印证了理论分析结论（3）中的观点。