结构充填“保水-储水”采煤顶板稳定性分析

在结构充填开采基本思想的指导下,根据我国西北干旱半干旱地区保水采煤与矿区水资源安全高效存储的实际需求,充分发挥条带式结构充填保护含水层结构与煤矿地下空间再利用的优势,提出条带式结构充填"保水-储水"采煤构想。在分析了条带式结构充填覆岩结构特征基础上,采用弹性地基上的有限长梁模型对"充填条带-直接顶"整体结构进行了力学分析,并结合初始参数法分段解析了直接顶变形方程。同时根据"保水-储水"的功能要求,提出了条带式结构充填"保水-储水"采煤的直接顶控制原则。根据新阳矿区工程地质条件和充填材料性能,通过理论计算得到条带式结构充填的临界充填率为51%,最大充填间距为11.95 m。通过FLAC^(3D)数值模拟对新阳矿区条带式结构充填"保水-储水"方案进行了优化设计,结果表明:在保持充填率基本不变的情况下,随着充填间距的减小,直接顶自承载能力逐渐增强,可形成"充填条带-直接顶"结构控制体系,对上覆岩层的控制作用明显提升;充填间距的减小缓解了充填体和直接顶内的应力集中现象,显著减小了充填条带和直接顶内的塑性区范围,有利于充填条带和直接顶的长期稳定,进而实现条带式结构充填"保水-储水"的目的;综合分析得到了新阳矿区条带式结构充填"保水-储水"采煤的最佳充填方案为间隔2 m充填2 m。

煤矿结构充填开采充填体-直接顶复合承载结构稳定性研究

东曲矿28802工作面为研究背景,通过对结构充填理论的分析和相似模拟实验,证明了结构充填开采的可行性,为此进行了现场应用。通过对柱式结构充填开采时亚关键层垂直应力变化观察,得到柱式开采不仅提高了直接顶的承载能力,间接提高了亚关键层的承载能力,为绿色高效开采提供了重要保障。

沿空留巷顶板上下两种结构模型及力学分析

基于两点基本事实：1沿空留巷基本顶受上部岩层作用;2留巷实体煤帮部支撑力分布状态在巷道掘进、留巷、复用过程中动态变化。建立＂弧形三角块铰接结构＂及＂直接顶梁结构＂力学新模型,推导基本顶破断后直接顶、墙体及实体煤帮支撑力计算公式,定量分析了墙体支撑力影响因素。实例计算表明：墙体支撑力以3.42~3.8倍于＂弧形三角块铰接结构＂受上部岩层结构作用力的增长速度而增长,巷内辅助支护强度每增加1MPa,墙体支撑力有效降低0.93MPa。