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(xué)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(dāng)前采礦界的技術(shù)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(shí)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(xué)模型，揭示隔水層穩(wěn)定性規(guī)律，對(duì)于確定合理局部充填參數(shù)，指導(dǎo)局部充填開采實(shí)踐具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 本文以導(dǎo)師承擔(dān)的陜西省教育廳省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研與建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)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(duì)象，開發(fā)了兩種柔性充填材料的相似配比，在此基礎(chǔ)上，開展了走向長壁局部充填開采的物理相似模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)，提出淺埋煤層局部充填開采隔水層穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型，確定上行裂隙發(fā)育高度計(jì)算公式和隔水層下沉計(jì)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(guān)，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(guān)，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(guān)，充填體上方支撐巖柱的下