固體密實(shí)充填采煤的礦壓控制理論與應(yīng)用研究.pdf

1、綜合機(jī)械化固體充填與綜合機(jī)械化采煤技術(shù)相匹配，可將礦區(qū)煤矸石、粉煤灰等固體廢棄物用機(jī)械化的方式直接充入采空區(qū)，置換出一般傳統(tǒng)方法無法采出的煤炭資源，屬煤礦綠色開采技術(shù)，是近年來我國(guó)煤礦科技方面取得的重大創(chuàng)新成果之一，為開采“三下”壓煤和生態(tài)脆弱礦區(qū)煤炭資源的開發(fā)提供了一種具有完全獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方法和技術(shù)途徑。本文在簡(jiǎn)要介紹綜合機(jī)械化固體充填采煤方法和工藝的基礎(chǔ)上，采用理論建模、力學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)值模擬、物理模擬和工程實(shí)踐等多種方

2、法，系統(tǒng)研究了固體密實(shí)充填的巖層移動(dòng)特征、采場(chǎng)礦壓特征、支架與圍巖相互作用關(guān)系以及采場(chǎng)礦壓和巖層移動(dòng)控制機(jī)理，主要成果及創(chuàng)新性如下：
　?。?）在分析固體充填采煤采場(chǎng)圍巖變形特征的基礎(chǔ)上，建立了固體密實(shí)充填采煤采場(chǎng)覆巖彈性薄板力學(xué)模型，利用虛功原理推導(dǎo)出了固體密實(shí)充填采煤工作面基本頂?shù)膿隙确匠?，并進(jìn)行了系統(tǒng)的力學(xué)分析，得到了控制基本頂不發(fā)生破斷的臨界條件。
　　（2）根據(jù)基本頂不發(fā)生破斷的臨界條件，得到了固體密實(shí)充填采煤工作

3、面基本頂?shù)淖畲罄瓚?yīng)力與充填采煤液壓支架支護(hù)強(qiáng)度p和采空區(qū)充實(shí)率θ的關(guān)系，分析得出基本頂?shù)钠茢嘀饕沙鋵?shí)率θ控制；給出了控頂范圍內(nèi)基本頂最大下沉量與支架支護(hù)強(qiáng)度p之間的關(guān)系，分析得出支架支護(hù)強(qiáng)度對(duì)控頂范圍內(nèi)頂板下沉量具有明顯的控制作用，但具有一定的限度。
　?。?）通過對(duì)不同充實(shí)率條件下的數(shù)值模擬與物理模擬的結(jié)果分析，揭示了固體充填采煤巖層移動(dòng)及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。研究表明，固體充填采煤可以控制覆巖僅發(fā)育彎曲下沉帶和微小裂隙帶，而不發(fā)育垮