条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究.pdf

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条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究李兴尚1’-，许家林1’2，朱卫兵1”，王晓振1，2煤摘要：阐述了条带开采垮落区注浆充填技术的总体思路和基本原理，结合工业试验方案，应用PFC颗粒流程序进行了数值模拟试验，模拟了条带煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实及上覆岩层下沉的整个动态发展过程；通过数值试验，揭示了条带垮落区充填体、煤柱与围岩三限作用．研究结果表明，在此工业试验区域内，与条带开采相比，当充填量为19．5万m3时，条miningAbstract：弧ebackfiU。coalrock．Themade．The如何合理地解决建筑物下压煤开采问题一直是困扰我国煤矿企业的重要课题之一，对于村庄密集的东部矿区而言，这一问题显得尤为突出．近年来，许多学者为之开展了大量研究，提出许多新的建筑物下煤层开采技术‘1“1．本文涉及的条带开采垮落区注浆充填技术，是综合条带开采与垮落区充填的优点而提出的一种全新的建筑物下压煤开采技术思路．该技术思路是否可行，关键在于解决以下问题：充填材料在煤层顶板垮落之后才注入，充填料能否有效发挥减沉作用，其减沉作用机理是什么?迄今为止，针对条带开炭学报者之间相互作用的减沉力学机理，重点分析了垮落区充填体的承载作用、传载作用和对煤柱的侧带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形，提高煤柱稳定性，又可多采出煤炭24万m’．关键词：条带开采；垮落区注浆充填；减沉机理中图分类号：TD823．6文献标识码：ATheoreticalstudythebackfillgroutingincavingwithstrip221008。吼沁)analysisand第33卷第11期2008年11月JOURNAL文章编号：0253—9993(2008)1l一1205一06Jia．1inl’，ZHUWei—bin91”，WANGS咖Mining，Chinasimulated．Withpillarcase，itKeyarea；subsidence李兴尚(1970一)，男，安徽全椒人，博士研究生．E—[e-mail](1．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008；2．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州221008)onareaLIXing．shan91．．，XUXiao—zhenl·2(1．StateKeyofCoalRe$olll"ce$andUniven讧yofMining221008；2．SchoolofMinez，ChinaofMiningTechnology．Xuzhougeneralframeworkprinciplesofintro—duced．Thenumericalsimulationindustrialexperimental$chemeexecutedPFCparticleflowcode．，11ledynamicdevelopmentprocess，whichfromexcavation，roofcaving，groutingback—fillbodycompactionsubsidenceoverburdenwassurveyphysicalparameters，controlmechanismdisclosedbasisinteractionsurroundingsystematicbearingcapacity，loadtransferitssideconfinementtllecoalresultshowsthat．whenbacI【fillvolumeis195000m’，theextractionincreaseby240m3；inthisdecreasegrounddeformationstabilizespillar．words：stripmining；grouting收稿Et期：基金项目：作者简介：责任编辑：柴海涛教育部博士点基金资助项目(20070290513)；国家重点基础研究发展计划(973)基金资助项目(2007CB209400)；教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助项目(NCET一05～0487)；国家自然科学基金资助项目(50374066)；中国矿业大学青年科研基金资助项目(2006A001)V01．33NOV．No．112008LaboratoryTechnology，XuzlwuUnivenityweretostrata2007—12—13can
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条带开采垮落区注浆充填的概念2条带开采垮落区注浆充填的颗粒元模拟煤炭学报采垮落区注浆充填的减沉作用机理尚无有效的研究手段和方法，主要问题在于：由于条带煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体承载、上覆岩层下沉等过程及其复杂，很难对其进行室