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超高水材料充填开采留巷围岩活动规律研究

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1绪论

1.1课题研究意义(Topic Research Significance)

1.2国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.3主要研究内容与方法(MainResearch Contents andMethods)

2超高水材料充填开采留巷方法研究

2.1超高水材料基本性能简介(Brief IntroductiontoBasic PropertiesofSuperhigh-water Material)

2.2超高水材料充填开采留巷工艺系统(Process System of Backfill Mining and Entry Retaining with Superhigh-water Material)

2.3 超高水材料充填开采留巷方法研究( Methods Research on Backfill MiningandEntryRetainingwith Superhigh-waterMaterial)

2.4本章小结(Summary of This Chapter)

3超高水材料充填开采留巷围岩活动控制机理

3.1充填开采相关理论简介(Introduction ofRelatedTheoryon Backfill Mining)

3.2 超高水材料充填开采留巷围岩活动特点(Characteristics of SurroudingRockMovementofBackfillMining andEntryRetaining with Superhigh-water Material)

3.3 超高水材料充填开采留巷围岩活动控制机理( Control Mechanism of Surrounding Rock Movement for Backfill Mining andEntryRetaining withSuperhigh-waterMaterial)

3.4本章小结(Summary of This Chapter)

4超高水材料充填开采留巷围岩活动规律数值模拟

4.1FLCD3D简介(Introduction of FLAC3D)

4.2数值模拟模型的建立(ModelofNumerical Simulation)

4.3模拟方案设计(ProgramofNumerical Simulation)

4.4模拟结果分析(AnalysisofSimulation Results)

4.5本章小结(Summary of This Chapter)

5 超高水材料充填开采留巷工程实践

5.1超高水材料充填工艺系统研制(Research on Process System of Backfill Mining with Superhigh-water Material)

5.2充填开采留巷工作面概况(Geological Situation of Backfill Mining andEntryRetainingFace)

5.3充填开采留巷工艺(ProcessofBackfillMining andEntry Retaining)

5.4矿压观测方案(Strata Control Observation Methods)

5.5工作面顶板活动观测与分析(ObservationandAnalysisof roof in face)

5.6留巷围岩活动观测与分析(Observation and Analysis of Entry RetainingSurrouding RockMovement)

5.7 经济与社会效益分析( Analysis of Economic Benefits and Social Benefits)

5.8本章小结(Summary of This Chapter)

6结论与展望

6.1主要结论(Main Conclusions)

6.2研究展望(Research Prospects)

参考文献

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摘要

在国内随着国民经济的高速发展,煤炭资源需求量的逐年增大,开采“三下”压煤已成为当前煤矿开采领域中的重要研究内容。伴随着“三下”压煤的大量开采,作为一种无煤柱护巷技术,充填开采留巷是合理的开发现有煤炭资源、提高煤炭资源采出率及控制地表沉陷的一种有效途径。
  本文基于超高水材料的基本性质,结合充填开采留巷的实际应用情况,对充填开采留巷方法进行了研究,针对瑞丰煤业1612工作面超高水材料充填开采留巷技术,综合运用理论分析、数值模拟分析及现场实测分析等手段,对超高水材料充填开采留巷围岩活动规律及控制机理进行了初步分析,通过本研究得到了以下主要结论:
  (1)超高水材料充填开采留巷方法主要有包式和混合式两种,根据矿井的地质条件,灵活采用不同的充填开采留巷方法,从而扩大超高水材料在矿井充填开采留巷中的应用范围。
  (2)超高水材料充填开采留巷围岩变形受力主要是由巷道掘进、工作面开采及围岩流变3个阶段引起,留巷围岩由表及里会呈现出表层破坏区、塑性区、屈服区和中心弹性区4种状态。
  (3)超高水材料充填开采留巷围岩活动控制主要通过以下两种方式:①留巷实体煤侧采用锚索加强支护技术;②采用体积比较小的超高水材料增加巷旁包式充填体强度,保持巷旁包式充填体的稳定性及提高采空区充填率。影响巷旁包式充填体的稳定性及采空区充填率的因素有:采矿因素、地质因素及充填体的力学性质。
  (4)采用数值模拟采空区充填率为70%、80%、90%的超高水材料充填开采留巷围岩活动规律,可以得出随着采空区充填率的提高,充填开采留巷围岩应力在逐渐降低、围岩变形在逐渐减小以及围岩的塑性区在逐渐减小。
  (5)现场实测超高水材料充填开采留巷顶底板移近量在60mm以内、两帮移近量在30mm以内,巷帮有效的控制了留巷顶板活动,留巷能够满足生产需求;巷旁包式充填体的支承压力小于2.5MPa,顶板岩层在与煤体、采空区充填体构成的简支梁结构中有效地承担了承载作用,发挥了传递岩梁的效果,降低了巷旁包式充填体承载力;留巷已经使用三年之久,留巷巷道没有太大变形,所以充填开采留巷能够实现长时间使用的要求,维护费用也低。

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