背向前进式矸石充填采煤方法及相关规律研究

摘要

针对目前我国煤矿“三下一上”（建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上）的煤炭呆滞储量之多、矸石排放量之大所造成的矿井煤炭资源采出率低、环境污染严重等一些列经济和环境问题，结合协庄煤矿实际生产地质条件，研究制定了背向前进式矸石充填采煤方法。该法具有生产效率高、生产系统布置简单及充填成本低等诸多优点，是实现“三下一上”呆滞煤炭高产高效开采的新技术。
　　矸石充填的目的是确保地表变形在允许范围之内，减少开采对采场底板的破坏深度。本文基于岩层控制的关键层理论和矸石充填的相关理论，综合运用理论分析、数值模拟与现场实测的方法与手段，研究了矸石充填开采条件下采场覆岩运动及地表变形特征及规律，研究结果及现场实测表明，采用原生矸石充填采空区限定了关键层弯曲下沉，可有效地控制地表变形。
　　在对采场覆岩运动研究的基础上，采用理论研究和数值模拟相结合的方法，研究了矸石充填开采条件下，前进式沿空留巷的围岩应力及位移演化规律以及围岩的变形破坏特征。通过研究发现，在充填开采条件下，采用前进式沿空留巷技术可以减少巷道围岩发生流变和受采动影响的时间和程度，能够很好的控制留巷的变形。
　　最后利用理论计算的方法研究了充填开采条件下底板的应力分布，采用数值模拟的方法研究分析了充填开采条件下不同充填参数对煤层底板破坏的影响规律。然后采用现场实测的方法验证了矸石充填开采可有效地减少对煤层底板的破坏深度，为承压水上采煤提供了一种新的开采依据和方法。

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Contents

1 绪论

1.1 课题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

2 背向前进式矸石充填采煤方法研究

2.1 3414工作面概况

2.2 背向前进式矸石充填采煤系统设计

2.3 背向前进式矸石充填采煤工艺设计

2.4 其它主要技术措施

2.5 本章小结

3 矸石充填开采覆岩变形规律及地表沉陷控制效果研究

3.1 矸石充填体支护理论分析及力学模型

3.2 矸石充填开采覆岩变形破坏规律分析

3.3 矸石充填开采减沉效果分析

3.4 本章小结

4 矸石充填开采前进式沿空留巷围岩移动规律及变形特征

4.1 矸石充填开采前进式沿空留巷概述

4.2 3414矸石充填工作面前进式沿空留巷支护设计

4.3 矸石充填开采前进式沿空留巷数值模拟分析

4.4 前进式沿空留巷期间的巷道变形观测

4.5 本章小结

5 矸石充填开采工作面底板破坏规律研究

5.1 矸石充填开采煤层底板岩体应力状态分析

5.2 矸石充填开采煤层底板岩层移动规律分析

5.3 矸石充填开采煤层底板破坏深度影响因素的数值模拟分析

5.4 矸石充填开采煤层底板破坏深度的现场探测

5.5 本章小结

6 主要结论及建议

6.1 主要结论

6.2 存在问题及建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果