膏體充填開采遺留條帶煤柱的理論研究與實踐.pdf

1、膏體充填回收遺留條帶煤柱已成為當前“三下”采煤的主要方法之一。膏體充填開采能夠取得最好的地表沉陷控制效果,但也面臨“降本提效”的巨大壓力。本文結合膏體充填回收條帶煤柱的特點,從以下方面進行了分析研究:(1)配制新型速凝早強的膏體充填材料,為取消凝固班縮短充填開采循環(huán)周期提供條件。(2)從控制地表沉陷和保證工作面安全的角度出發(fā),給出充填工作面支護強度的確定方法,為優(yōu)化液壓支架設計,降低制造成本提供理論依據(jù)。(3)根據(jù)膏體充填工作面頂板移動

2、變形規(guī)律,建立了充填體與直接頂相互作用模型,為合理匹配充填步距和膏體材料早期強度性能提供依據(jù)。(4)通過模擬試驗驗證了“采空區(qū)活化”的影響,給出了活化程度的評價方法,為膏體充填回收條帶煤柱地表沉陷預測提供參考。
　　在常規(guī)水泥型膏體的基礎上,開發(fā)研制了膠結料型膏體和速凝型膏體,并對三種類型膏體的力學性能指標進行了試驗測試。結果表明,膠結料型膏體和速凝型膏體具有凝固時間短、早期強度高的特點,為縮短充填采煤循環(huán)周期提供了條件,代表了膏

3、體材料的發(fā)展方向。
　　膏體充填工作面支護強度的設計不僅要考慮滿足控制覆巖及地表沉陷的需要,還要滿足抵抗膏體料漿側壓力的需要,這是充填開采與垮落法開采的區(qū)別之一。本文給出了充填工作面支護強度的理論計算公式,分析研究了傾斜工作面支架受膏體料漿側推力的影響,指出了料漿側推力是造成支架設計支護強度偏高的主要原因。因此,速凝型膏體也是降低支架設計支護強度和制造成本的必然選擇。
　　充填體與直接頂相互作用的兩端固支梁模型為分析充填體早

4、期強度階段直接頂?shù)姆€(wěn)定性提供了理論計算方法,通過中等穩(wěn)定頂板和不穩(wěn)定頂板條件下的兩個典型算例,給出了充填步距的確定過程,并對主要影響因素進行了敏感性分析,算例指出,速凝型膏體對于加大充填步距,提高充填開采效率十分有利。
　　模擬試驗驗證了膏體充填回收遺留條帶煤柱時“采空區(qū)活化”的影響,提出了采空區(qū)活化影響程度的評價方法,并對各影響因素進行了正交計算分析,結果表明,采空區(qū)活化對地表沉陷影響的主要因素是條帶采寬,充填體的強度次之。