本文關(guān)鍵詞：固體密實充填回收房式煤柱圍巖穩(wěn)定性控制研究

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【摘要】：受制于落后的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及技術(shù)裝備水平,晉陜蒙交界地區(qū)過去長期采用房式采煤法,遺留了大量煤柱于井下,形成呆滯煤量。這不僅造成了巨大的資源浪費,而且容易引發(fā)礦井火災(zāi)、礦震等災(zāi)害。如何安全高效回收房式煤柱已成亟待解決的重大科學(xué)與工程技術(shù)難題。日趨成熟、可有效控制巖層移動、減少地表沉陷的機(jī)械化固體密實充填采煤技術(shù)為該目標(biāo)的實現(xiàn)提供了一條安全有效的技術(shù)途徑。本文提出了固體密實充填回收房式煤柱的體系和方法,采用現(xiàn)場調(diào)研、理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬及物理模擬等多種手段相結(jié)合的綜合研究方法,分析了固體密實充填回收房式煤柱采場圍巖結(jié)構(gòu)特點及各組成部分之間的相互作用關(guān)系,指出了固體密實充填回收房式煤柱采場圍巖穩(wěn)定性控制的關(guān)鍵因素,研究了液壓支架支護(hù)強(qiáng)度、充填物料力學(xué)特性、對充填物料的初始壓實力等因素對圍巖應(yīng)力分布及煤柱塑性區(qū)發(fā)育的影響機(jī)理。主要取得了以下創(chuàng)新性成果:(1)建立了非線性彈性地基薄板模型,將煤柱等效為彈性地基系數(shù)隨時間減小的非線性彈性地基,揭示了煤柱支撐能力減弱至失穩(wěn)的動態(tài)變化規(guī)律,得到了頂板變形和煤柱失穩(wěn)的計算公式,給出了煤柱-頂板系統(tǒng)和時間相關(guān)的失穩(wěn)判據(jù)及其判斷方法。(2)提出了固體密實充填回收房式煤柱的方法,得到了其圍巖控制的控制關(guān)鍵;建立了充填物料-煤柱-基本頂?shù)姆蔷鶆蚨鄥?shù)非線性彈性地基薄板模型,采用有限元法構(gòu)建了基本頂變形的控制方程,得到了煤柱和頂板失穩(wěn)的臨界條件,給出了相應(yīng)的風(fēng)積沙和黃土混合物料的臨界配比。(3)基于充填物料的壓實變形特性,采用物理模擬和ABAQUS數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了垮落法和充填回收房式煤柱的煤柱變形和覆巖移動特征,分析了煤柱、充填物料、液壓支架及基本頂?shù)南嗷プ饔藐P(guān)系,揭示了充填回收房式煤柱采場圍巖穩(wěn)定性的演化規(guī)律。(4)提出了固體密實充填回收房式煤柱的工程設(shè)計方法,給出了采空區(qū)充填指標(biāo)的設(shè)計方法;設(shè)計了充填指標(biāo)及采場圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測反饋體系。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD325

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