浅埋特厚煤层下向分层膏体充填开采覆岩变形控制机理
孙希奎1
范建国1
常庆粮2
1.山东能源集团有限公司,山东 济南 2501012.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 深部煤炭资源开采教育部重点实验室,江苏 徐州 221116
摘要：浅埋煤层因其顶板结构特征、矿压显现特征的独特性而导致其岩层控制机理的差异性.针对浅埋特厚煤层分层膏体充填开采沉陷控制问题,下分层开采时顶分层充填体作为假顶,因充填体结构致密,且无节理裂隙,探究浅埋煤层分层充填体假顶条件下的覆岩控制机理意义重大.采用理论分析、数值模拟与工程实测等综合研究方法,构建了膏体充填开采直接顶力学模型,解析了直接顶断裂失稳临界条件,提出了浅埋煤层岩层控制的核心要素为充填率,揭示了浅埋特厚煤层分层膏体充填开采覆岩变形控制机理,建立了浅埋特厚煤层分层膏体充填开采数值计算模型,探究了不同充填率下覆岩及地表移动变形特征,实测了充填体受力特征及地表移动变形量.研究表明:顶板岩梁极限跨距为17.9 m,与之相对应的挠度为 0.54 m,上、下分层采高分别为 4.65 m与 3.65 m,计算得上分层充填率不低于 88％,总体充填率不低于 93％,可保证顶板不会断裂失稳;随着充填率提高,覆岩应力集中系数与变形量不断降低,充填体承载作用逐渐增强,地表移动变形量逐渐减小,当上、下分层的整体充填率达到 98％,地表移动变形量均可满足建(构)筑物保护要求;上分层充填开采后,充填体所受应力逐渐增加并稳定于 2.3 MPa左右,实测地表最大下沉 57 mm,最大倾斜值0.82 mm/m,最大曲率值 0.03 mm/m2,地表移动变形量均在Ⅰ级设防指标范围内,充填效果良好.
关键词：浅埋特厚煤层膏体充填分层开采覆岩移动变形
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52174130)
论文发表日期：2024-09-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 221-233 )
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