麻黄梁煤矿CT301工作面窄条带膏体充填开采技术研究

• 作 者: 屈稚林
• 出 处: 中国矿业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 窄条带开采 膏体充填 数值模拟 膏体材料配比

近年来由于我国煤炭资源日益紧缺,而陕西榆林地区为了保护地表建筑物,普遍采用采9m,留12m的开采方式,形成了大量的留设煤柱,导致煤炭资源采出率较低、资源浪费严重。为了进一步提高资源采出率,延长矿井服务年限,建设生态文明矿区,研究提出了窄条带膏体充填开采技术。本文以麻黄梁煤矿CT301工作面为工程背景,针对该矿井建筑物下压煤量大、采出率低的实际情况,提出了窄条带膏体充填开采技术。通过理论分析、数值模拟等方法,分析了窄条带开采与充填过程中的围岩变形与受力特征,探讨了膏体充填体的承载特性及其长期稳定性,并提出了充填体强度指标,初步研究了膏体充填材料配比组成,初步得到了以下主要结论:(1)建立固支梁力学模型,通过理论分析计算得出麻黄梁煤矿CT301工作面窄条带膏体充填开采过程中的重要参数,即:窄条带宽度设为8m、煤柱留设宽度设为24m,整个开采过程分四轮进行。保障开采安全所必需的充填体强度不小于4.9MPa。(2)基于麻黄梁煤矿的地质条件,构建了数值模拟研究模型。通过数值模拟分析验证了理论分析所得结论的合理性,以及充填体强度为5MPa前提下窄条带开采第一轮充填后的围岩矿压显现规律。(3)探讨了窄条带开采第四轮完毕后不充填方案的可行性。与全部充填的结果比较得出顶板下沉量由110 mm增加到180 mm,增幅在64%。虽然增幅较大,但仍能保持顶板的长期稳定。(4)根据当地原材料赋存情况,提出五种膏体材料(粉煤灰膏体、矸石膏体、矸石-粉煤灰膏体、矸石-黄土膏体、风积沙-黄土膏体)的配比方案,即并通过试验得到其最优化配比。本文的研究成果,不仅为解决建筑物下压煤问题提供了新思路,而且对绿色开采在全国的推广起到了良好的促进作用。