井下長壁工作面矸石膠結(jié)條帶充填開采的理論與應用研究.pdf

1、矸石膠結(jié)條帶充填開采方法是礦區(qū)綠色開采技術中的重要組成部分，是一種比較新穎的開采方法。對于消除地面矸石山、提高煤炭資源回收率、實現(xiàn)礦區(qū)資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的意義。
　　矸石膠結(jié)條帶充填開采設計中，充填體的變形破壞機理、充填參數(shù)的優(yōu)化以及條帶充填體與上覆巖層的穩(wěn)定性分析是其中的關鍵技術。本文在總結(jié)分析前人研究成果的基礎上，運用巖層控制的經(jīng)典礦壓理論、巖層穩(wěn)定性分析中的板殼理論，以及FLAC3D數(shù)值模擬方法，結(jié)合華恒礦業(yè)有限公司

2、汶南煤礦的煤層地質(zhì)條件，對上述問題進行了系統(tǒng)的研究。提出了“充填體、直接頂集合體—老頂巖梁—上覆巖層”的力學研究模型，研究了條帶充填體和頂板巖層的作用機理。利用FLAC3D數(shù)值模擬方法，結(jié)合汶南煤礦具體條件分析了充填體中內(nèi)摩擦角和充填率對塑性區(qū)寬度的影響。研究表明充填率為66.7％、內(nèi)摩擦角26-28°時，可以控制塑性區(qū)寬度占充填體寬度的比例在27%-30%之間。根據(jù)A.H. Wilson的兩區(qū)約束理論及King的有效區(qū)域理論，分析計算

3、了條帶充填體所承受的實際載荷及自身所能承受的極限載荷，確定了強度安全系數(shù)為1.3。根據(jù)板殼理論分析了上覆巖層的運動及穩(wěn)定性，并計算得出工作面推進300m、充填4個條帶后，老頂巖板的最大下沉位移僅為8.1cm。說明充填體能夠很好地控制頂板的下沉，保持了頂板巖層的穩(wěn)定性。
　　在現(xiàn)場實際應用中，對充填工作面的巷道布置、設備參數(shù)及工藝流程、充填工序進行了優(yōu)化設計，確定采用“見七充四”的泵送矸石充填方式，能夠達到較好的充填效果。本文的研究