固体充填开采矿压显现弱化规律及表征研究

阐述了充填采场矿压显现弱化的基本内涵,并采用煤壁支承应力峰值、应力集中系数等指标定量表征弱化程度;综合地质条件、系统布置等关键因素,分析了充实率、充垮比等参数对充填采场矿压显现的弱化效应,提出了充填采场矿压显现弱化的内涵及临界判别条件,认为提高充实率、优化采场系统布置能显著降低采场能量积聚、弱化采场矿压.结果表明:充实率为90%时,与垮落法相比煤壁支承应力峰值降低52.2%,应力集中系数减弱53%;充实率80%时,与低充垮比相比,上述指标高充垮比降低10%;充实率80%时,充垮比(煤柱一定)和垮柱比(充填段长度一定)都会影响矿压弱化程度,垮柱比影响更大.工程实践表明充填采场矿压显现明显弱化,顶板下沉远小于类似地质条件垮落法工作面,超前支承应力影响范围不足其1/4,应力集中系数仅为其1/2左右.     

充填与垮落协同开采覆岩层间滑移破坏规律研究

充填与垮落协同开采技术发挥了综采“高产高效”与充采“绿色环保”的双重技术优势,目前对协同开采覆岩移动变形的研究已取得了一定的成果,但忽略了岩层层间的滑移效应对覆岩移动的影响。基于充填与垮落协同开采技术原理与工艺,根据协同开采覆岩结构特征,建立协同开采覆岩复合岩梁滑移力学模型,解出双层复合岩梁挠度、滑移、剪力和弯矩的理论解,分析复合弹性地基系数k对四者的影响规律,并通过物理相似模拟试验得出不同充实率条件下覆岩层间滑移规律;研究认为,采用充填与垮落协同开采方法时,受到同一工作面中同时布置充填段和垮落段的影响,双层复合岩梁四者理论解较垮落法的单一开采均发生突变,四者统计数值随复合弹性地基系数k的变化规律具有一致性,均可划分为快速降低区、缓慢降低区和平稳区,并计算得出滑移效应影响下的充填段临界充实率为93.75%;将理论计算与物理模拟结果进行对比分析,知充填段与垮落段覆岩均向协同工作面中央位置移动,验证了滑移模型的合理性。