老采空区下长壁工作面覆岩隔离注浆充填试验研究

摘要

覆岩隔离注浆充填是通过设计合理的工作面采宽并留设一定宽度的隔离煤柱，充分利用上覆岩层结构的自承载能力，通过地面钻孔对采动覆岩高压注浆充填在工作面中部形成一定宽度的压实支撑区，利用压实区与隔离煤柱联合控制覆岩关键层结构的稳定性，从而减少地表下沉、实现不迁村采煤的技术。以往，该技术主要在单一煤层初采条件下进行应用，而重复采动条件下未进行试验，比如老采空区下多煤层开采。重复采动情况在煤矿中较普遍，且对地表移动变形的破坏一般要远大于初次采动，因此研究老采空区下重复采动长壁工作面覆岩隔离注浆充填试验研究具有重要的意义。
　　本研究以数值模拟为手段，结合临涣煤矿工程实测数据分析老采空区下长壁工作面覆岩隔离注浆充填试验效果，从而得出了重复采动条件下和无重复采动条件下覆岩隔离注浆充填的地表沉陷控制效果差异。研究得出了在7煤老采空区条件下长壁工作面覆岩隔离注浆充填的地表沉陷控制效果与无老采空区条件下的差异。在控制相同注采比时，无老采空区条件下煤层工作面覆岩隔离注浆充填后的地表最大下沉值为201mm，而存在上覆单一煤层老采空区的条件下，再进行下煤层覆岩隔离注浆充填开采时，地表最大下沉增至282mm，虽然下沉量有一定增加，但较无老采空区条件下没有显著变化，即实施覆岩隔离注浆充填的难度未出现本质变化，尽管如此，仍然需要对注浆充填工艺进行改进。研究得出了在7煤、9煤老采空区条件下长壁工作面覆岩隔离注浆充填的地表沉陷控制效果与无老采空区条件下的差异。在控制相同注采比时，无老采空区条件下煤层工作面覆岩隔离注浆充填后的地表最大下沉值为345mm，而存在上覆两个煤层老采空区的条件下，再进行下煤层覆岩隔离注浆充填开采时，地表最大下沉增至418mm，虽然下沉量有一定增加，但较无老采空区条件下没有显著变化，即实施覆岩隔离注浆充填的难度未出现本质变化，尽管如此，仍然需要对注浆充填工艺进行改进。现场工程实测数据表明，淮北临涣煤矿II923里工作面在上覆7煤已采的情况下进行覆岩隔离注浆充填开采后，实测地表地表最大下沉为206.9mm，地面建（构）筑均没有破坏，地面建筑物得到了有效的保护。实践表明，重复采动条件下通过合理设计注浆层位、注浆压力、采宽等进行覆岩隔离注浆充填是可以达到不迁村采煤目的。

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1研究的目的和意义（Introduction of the Problem and Research Meaning）

1.2充填技术国内外研究现状（Research Situation of Filling Mining Technology at Home and Abroad）

1.3主要研究内容和技术路线（Research Contents and Research Methods）

2试验区域基本条件

2.1采区概况（Mining situation）

2.2地质条件（geological conditions）

2.3开采条件（Mining condition）

37煤采空区下9煤隔离注浆充填模拟研究

3.1建立数值模拟模型（Establish a numerical simulation model）

3.2模拟方案设计（Simulation scheme design）

3.3数值模拟结果（Similar simulation results）

3.4本章小结(Chapter Summary)

4 7煤、9煤采空区下10煤隔离注浆充填模拟研究

4.1建立数值模拟模型（Establish a numerical simulation model）

4.2模拟方案设计（Simulation scheme design）

4.3数值模拟结果（Numerical simulation results）

4.4本章小结(Chapter Summary)

5 工程应用

5.1总体情况（General situation）

5.2工程实施效果（Project implementation effect）

5.3本章小结 (Chapter Summary)

6主要结论与展望

6.1主要结论（Main conclusions）

6.2工作展望（Work outlook）

参考文献

作者简历

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