厚松散层下条带充填开采充填率对地表下沉的影响分析.pdfVIP

总第197期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2016．01．021 厚松散层下条带充填开采充填率 对地表 下沉 的影响分析 李腾飞 ，武泉林 ，秦元真 ，刘 毓 ，董 毅 (1．山东科技大学 矿业与安全工程学院，山东 青岛 266590； 2．济宁学院，山东 济宁 273155；3．山东鲁泰控股集团有限公司，山东 济宁 272100) 摘 要：为了研究厚松散层下条带充填开采时充填率对地表下沉的影响，运用FLAC如数值模拟，探讨了充 填率对地表最大下沉值的影响规律 ：在其他地质条件不变的情况下 ，地表最大下沉值随充填率的增加而减 小，其减小幅度逐渐变大。其主要原因是充填率增加 ，使得采空区顶板的悬漏量减少，并且充填体的稳定 性增强，对地表的控制作用显著。 关键词：厚松散层；条带充填；地表下沉；FLAC 数值模拟；充填率 中图分类号：TD823．7 文献标识码：B 文章编号：1005—2798(2016)01—0047—03 在我国华东、华 中、华北等矿区。厚松散层这种 了覆岩主关键层对地表下沉 的动态影响，得出覆岩 特殊地质条件分布较广泛，并且这些矿区多数存在 主关键层对地表的移动过程起到了控制作用，主关 “三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤情况，造成 键层的断裂破坏将导致地表快速下沉及下沉量的显 资源的大量浪费，矿井服务年限缩短l1]。而控制其 著增大，地表的下沉速度随主关键层周期性的断裂 开采沉陷带来的环境破坏，实现煤矿 的绿色开采是 破坏而呈现周期性跳跃式变化。因此，控制覆岩主 个亟待解决的问题。近年来条带充填技术的发展成 关键层的移动变形就能有效控制地表沉陷。条带充 为一种有效的解决途径，条带充填开采作为一种部 填开采通过构筑条带相间的充填体，形成 “条带充 分充填的采煤方法，通过构筑一定充留相间的条带 填体 一覆岩主关键层”组合结构，只要保证未充填 充填体 ．在保证充填体强度 的前提下，有效地控制上 采空区的间隔宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨 覆岩层的运动从而控制地表下沉，减少开采沉陷对 距 ．覆岩主关键层结构保持稳定，且充填体强度能保 生态环境的破坏。相对于全部充填开采，条带充填 持长期稳定，就可以有效控制地表沉陷，其技术原 有充填率低、充填成本小、工作面回采效率高等优 理Ⅲ8可以简化成图1所示。 点。目前专门针对条带充填开采方面的研究相对较 少，其中郭爱国等 通过对宽条带充填全柱开采地 地表层 表沉陷机理及影响因素的研究得出：一定地质条件 王 天 韫 居 下。宽条带充填全柱开采地表沉陷的主要影响因素 有充填率、充填体强度以及隔离煤柱留设宽度；许家 林等_3 研究了条带充填开采技术原理及其适用 性，并提出了条带充填开采 的设计原则；文献f5— 底板 7]分别对不同条件下的条带充填开采进行了分析 图1 条带充填开采原理 研究。本文通过对厚松散层条件下条带充填开采充 填率对地表下沉影响的数值模拟研究，分析了充填 2 数值模拟方案 率对地表下沉影响的规律及原因。 2．1 模型建立及力学参数 1 条带充填开采技术原理