【摘要】：超高水材料開放式充填開采是集工藝簡(jiǎn)單、充填成本低、實(shí)際運(yùn)用與操作方便于一身的一種綠色開采方式,能夠有效解決“三下一上”煤炭資源的開采。但由于超高水材料固結(jié)體的含水量較高,承載過大時(shí)會(huì)造成結(jié)構(gòu)破壞,產(chǎn)生泌水,極大地降低充填空間。因此,為保證充填質(zhì)量,需要對(duì)其承載特性進(jìn)行研究,為礦山企業(yè)科學(xué)地選用和優(yōu)化配比,實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模煤炭資源的高效開采提供有益的意見和建議。本文基于邯鄲礦業(yè)集團(tuán)陶一礦開放式充填開采的經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,綜合利用試驗(yàn)?zāi)M研究、理論分析計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)論證的研究方法,著重對(duì)在開放式充填開采應(yīng)用中充填體的承載狀態(tài)、承載特性、承載強(qiáng)度需求值進(jìn)行分析研究,論文主要得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:(1)依據(jù)“充入-固化-充入”的逐步發(fā)展過程,認(rèn)為超高水材料充填固結(jié)體在采空區(qū)中存在不承載、三面受限承載、側(cè)向受限承載三種承載狀態(tài);依據(jù)模擬各承載狀態(tài)的測(cè)定試驗(yàn),認(rèn)為94%及95%水體積比固結(jié)體在各承載狀態(tài)下承載強(qiáng)度分別為0 MPa、0 MPa;0.65 MPa、0.56 MPa;7.3 MPa、5.5 MPa;(2)依據(jù)承載特性試驗(yàn)中所測(cè)定的泌水特性及承載特性,得出超高水材料充填固結(jié)體的泌水量即為壓縮量。因此超高水材料充填固結(jié)體在開放式充填應(yīng)用中的理論壓縮率與水體積比一致;(3)根據(jù)承載特性試驗(yàn),認(rèn)為94%和95%水體積比的超高水材料側(cè)向受限承載強(qiáng)度與單軸承載強(qiáng)度之間的倍數(shù)關(guān)系分別為:y=0.001x3-0.044x2+0.60x+0.77與y=0.001x3-0.05x2+0.73x+0.44(式中x為相同水體積,相同養(yǎng)護(hù)條件下固結(jié)體單軸承載強(qiáng)度值);(4)從能量角度出發(fā),提出了開放式充填開采超高水材料固結(jié)體強(qiáng)度需求計(jì)算方法:PΔ+C1P2-C2=0(C10,C20)。根據(jù)陶一礦充6工作面實(shí)際情況進(jìn)行賦值,得出該采空區(qū)內(nèi)的充填固結(jié)體強(qiáng)度不應(yīng)小于6.3 MPa,認(rèn)為該采空區(qū)應(yīng)選用94%水體積比的超高水材料進(jìn)行充填開采。(5)工程應(yīng)用監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示:充6工作面采空區(qū)內(nèi)的充填體最大承載強(qiáng)度未超過6 MPa,與計(jì)算所得充填固結(jié)體強(qiáng)度需求值6.3 MPa近似。同時(shí),地表監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,利用該配比材料進(jìn)行充填開采,能夠滿足地表沉降要求,說明充填材料配比選用合理,采空區(qū)充填固結(jié)體強(qiáng)度需求計(jì)算準(zhǔn)確。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD823.7

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本文編號(hào)：2775797