矸石固體充填技術(shù)是一項重要的綠色開采技術(shù),它主要是將矸石做為骨料并配以其他輔料混合充填入采空區(qū),控制礦壓顯現(xiàn)和覆巖運(yùn)移程度,實(shí)現(xiàn)安全綠色置換煤炭的目的。然而矸石充填工程實(shí)踐中存在充填體密實(shí)率不高、礦壓時空顯現(xiàn)機(jī)理認(rèn)識不足而導(dǎo)致的礦壓控制效果不佳等問題制約了矸石固體充填開采技術(shù)的長期廣泛應(yīng)用。因此,為了深入認(rèn)識充填體與覆巖耦合作用和礦壓顯現(xiàn)的時空特性,提高矸石固體的密實(shí)性和充填率,本文以矸石固體密實(shí)充填為背景,采用理論分析、數(shù)值模擬、相似材料模擬和實(shí)驗室試驗等方法,對密實(shí)充填礦壓顯現(xiàn)和覆巖運(yùn)移時空演化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究,獲得以下主要成果:（1）分析了充填開采覆巖結(jié)構(gòu)和變形特征,推導(dǎo)了密實(shí)充填連續(xù)曲形梁的變形曲率與充實(shí)率等參數(shù)的關(guān)系式,建立了密實(shí)充填體與覆巖時空耦合作用分區(qū)模型,對密實(shí)充填礦壓時空演化模型進(jìn)行力學(xué)分析,最終確定了密實(shí)充填頂板下沉撓度與充填體強(qiáng)度之間的時空量化關(guān)系。（2）利用自主設(shè)計模擬試驗臺研究了矸石散體的推實(shí)特性,通過壓實(shí)試驗獲得了密實(shí)充填矸石的最佳級配為泰伯系數(shù)n=0.4粒徑級配,并以此為骨料摻入粉煤灰、水泥等輔料,研究了矸石固體的力學(xué)時效特性。（3）建立密實(shí)充填相似材... 

【文章來源】：河北工程大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

我國充填礦井?dāng)?shù)量分布圖

技術(shù)路線圖

第2章密實(shí)充填礦壓時空演化理論分析11差異，采空區(qū)很難達(dá)到完全充填條件，頂板多產(chǎn)生非貫通性裂隙，但仍然具有傳遞力的作用，保持有效的幾何和力的連續(xù)性，工程實(shí)踐中多見這種曲形梁狀態(tài)。（1）曲形梁下沉撓度假定采空區(qū)充填率極高，充填體非常密實(shí)，將充填體視為等效彈性體，覆巖載荷簡化為均布載荷，曲形巖梁力學(xué)模型示意圖如圖2-2所示。圖2-2曲形梁受力示意圖Fig.2-2Stressdiagramofcurvedbeam通過計算得出連續(xù)曲形梁的撓度方程[60]為：bababcabaczbbababaczbbLLLxLLEIQLxLEIQxLLxLQqQxEIxLLLxxLEIQxLLxLQqQxEIx,)(24)(6))(64(240),236(12))(64(2422432222(2-1)式中ω——下沉撓度(m)；E——頂板彈性模量(GPa)；I——頂板慣性矩(m4)；Q——上覆巖層載荷(MPa)；q——直接頂自重(MPa)；Qc——充填體強(qiáng)度(MPa)；La——曲形梁充填體段長度(m)；Lb——曲形梁整體長度(m)。在實(shí)際工程中，確定直接頂?shù)南鲁亮渴沁B續(xù)曲形梁分析的關(guān)鍵。通過計算得出直接頂下沉量hb工程解為：bvcwccbkKRUHHh2503901(2-2)式中Hc——煤層厚度(m)；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國煤礦充填開采應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 劉建功,李新旺,何團(tuán).  煤炭學(xué)報. 2020(01)
[2]充填矸石夯實(shí)模擬試驗臺的研制及應(yīng)用[J]. 李新旺,趙新元,程立朝,秦義嶺.  煤炭工程. 2019(08)
[3]煤炭開采與巖層運(yùn)動[J]. 錢鳴高,許家林.  煤炭學(xué)報. 2019(04)
[4]我國能源資源現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 方圓,張萬益,曹佳文,朱龍偉.  礦產(chǎn)保護(hù)與利用. 2018(04)
[5]煤礦充填開采覆巖連續(xù)變形移動規(guī)律及曲率模型研究[J]. 左建平,周鈺博,劉光文,邵光耀,史月.  巖土力學(xué). 2019(03)
[6]煤炭產(chǎn)業(yè)的環(huán)境保護(hù)問題及建議[J]. 閆楠.  中國環(huán)境管理. 2018(03)
[7]矸石-粉煤灰充填采煤覆巖結(jié)構(gòu)與變形規(guī)律[J]. 范超軍,李勝,海龍,杜文璋,楊振華.  地下空間與工程學(xué)報. 2018(01)
[8]充填開采臨界充實(shí)率理論研究與工程實(shí)踐[J]. 張強(qiáng),張吉雄,王佳奇,黃鵬,李猛,閆浩.  煤炭學(xué)報. 2017(12)
[9]固體充填采煤礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及機(jī)理分析[J]. 孫強(qiáng),張吉雄,巨峰,周楠,張強(qiáng).  采礦與安全工程學(xué)報. 2017(02)
[10]西部高強(qiáng)度采煤區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀與防控技術(shù)[J]. 范立民,馬雄德,李永紅,李成,姚超偉,向茂西,仵撥云,彭捷.  煤炭學(xué)報. 2017(02)

博士論文
[1]深部大采高矸石充填綜采沿空留巷圍巖變形機(jī)理及應(yīng)用[D]. 龔鵬.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]煤礦膠結(jié)充填開采覆巖移動及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[D]. 楊鵬飛.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2016
[3]急傾斜煤層充填開采方法及其圍巖移動機(jī)理研究[D]. 于健浩.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 2013
[4]充填開采覆巖移動變形及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[D]. 馮銳敏.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 2013
[5]煤矸石充填開采和覆巖控制理論及技術(shù)研究[D]. 張德輝.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2013
[6]固體密實(shí)充填采煤的礦壓控制理論與應(yīng)用研究[D]. 黃艷利.中國礦業(yè)大學(xué) 2012
[7]固體密實(shí)充填開采巖層移動機(jī)理及變形預(yù)測研究[D]. 王磊.中國礦業(yè)大學(xué) 2012
[8]矸石直接充填綜采巖層移動控制及其應(yīng)用研究[D]. 張吉雄.中國礦業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]破碎矸石壓實(shí)特性的時效性研究[D]. 王逸鳴.中國礦業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3359478