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厚煤层护巷煤柱膏体充填分层开采覆岩控制研究

刘长安  
【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。


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