淺埋煤層局部充填開采隔水層穩(wěn)定性規(guī)律及其數(shù)學模型研究.pdf

1、保水開采是煤炭可持續(xù)發(fā)展的重要課題，淺埋煤層特殊保水開采是當前采礦界的技術難題。采用走向長壁局部充填開采方法，保障采空區(qū)的頂板隔水性，是實現(xiàn)淺埋煤層特殊保水開采的有效途徑。研究淺埋煤層局部充填開采隔水層穩(wěn)定性數(shù)學模型，揭示隔水層穩(wěn)定性規(guī)律，對于確定合理局部充填參數(shù)，指導局部充填開采實踐具有十分重要的理論和實踐意義。
　　 本文以導師承擔的陜西省教育廳省級重點實驗室科研與建設計劃項目“陜北淺埋煤層特殊保水開采隔水層穩(wěn)定性研究”為依

2、托，以典型特殊保水開采區(qū)覆巖（基巖黏土型）
　　 的頂板隔水巖組條件為研究對象，開發(fā)了兩種柔性充填材料的相似配比，在此基礎上，開展了走向長壁局部充填開采的物理相似模擬實驗，對比分析了工作面長250m，等間距充填兩條帶，“高”、“低”充填材料條件下隔水層的穩(wěn)定性規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，隔水層失穩(wěn)時的隔充比（充填間隔寬度與充填寬度之比）相同，不同的充填間隔寬度和充填寬度直接影響“上行裂隙”與“下行裂隙”的發(fā)育高度，最終影響隔水層的穩(wěn)定性。<

3、br>　　 基于物理相似模擬實驗，提出淺埋煤層局部充填開采隔水層穩(wěn)定性數(shù)學模型，確定上行裂隙發(fā)育高度計算公式和隔水層下沉計算公式。得出上行裂隙的發(fā)育高度與充填間隔寬度成正相關，下行裂隙的發(fā)育高度主要由隔水層最大下沉量決定，隔水層的最大下沉量為充填體的壓縮量和充填體上方支撐巖柱的下沉量以及基巖隔水層的下沉量三者之和。其中，充填體的壓縮量與隔充比? 正相關，在相同的隔充比下，充填體的壓縮量?充與巖層垮落角? 正相關，充填體上方支撐巖柱的下