膏体充填工作面顶板及地表沉陷过程数值模拟VIP免费

第25卷第2期2008年06月采矿与安全工程学报JournalofMining&SafetyEngineeringVol.25No.2June2008收稿日期:2007208217基金项目:国家自然科学基金项目(50574089)作者简介:郭振华(19822),男,河南省新乡市人,硕士,从事采矿充填方面的研究.E2mail:zhenhuag@126.comTel:0516283884861文章编号:167323363(2008)0220172204膏体充填工作面顶板及地表沉陷过程数值模拟郭振华,周华强,武龙飞,李锋(中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州221116)摘要:为了掌握膏体充填工作面上覆岩层的移动规律及地表沉陷情况,对比与垮落法的不同,基于充填采矿对未来煤矿开采的重要性,文章以某矿村庄下膏体充填开采研究为背景,采用FLAC软件进行数值模拟.模拟分步开挖、分步充填、膏体强度逐步增强的开采、充填过程,与实际作业过程一致.得出了开采过程中工作面顶板与地表的动态下沉和沉陷控制效果曲线图,并与垮落法对比,总结出充填工作面顶板和地表的沉陷规律.研究结果表明:膏体充填工作面最大下沉系数仅为0.11,膏体充填能有效控制上覆岩层移动,显著降低地表沉陷;充填早期顶板下沉量占最终下沉量的大部分,缩短顶板暴露时间及膏体凝固时间、加强膏体凝固前的顶板支护、提高充填作业质量是控制地表下沉的关键.关键词:膏体充填;顶板;地表沉陷;数值模拟中图分类号:TD325文献标识码:ANumericalSimulationforRoofandSurfaceSubsidenceProcessCausedbyPasteFillingGUOZhen2hua,ZHOUHua2qiang,WULong2fei,LIFeng(SchoolofMiningEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou,Jiangsu221116,China)Abstract:Themovingrulesofoverburdenrockandsurfacesubsidenceinducedbypastefillingminingarestudiededandcomparedwithcavingmethod.Pastefillingminingwillbecomeveryimportantinthenearfuturecoalmining.Therefore,thenumericalsimulationismadewiththeprogramFLACbasedontheobjectofminingundervillageinacertaincoalmine.Thedetailedminingandfillingprocessissimulatedinwhichthefillingintensitykeepsincreasing.Thedy2namicsubsidencecurvesandcontroleffectofroofandsurfacearepresented,obtainingtherulesofroofandsurfacesubsidenceascomparedtocavingmethod.Theresultsshowthatthemaxi2mumsubsidencecoefficientis0.11andthepastefillingminingcaneffectivelycontrolthestratamovement,havingagoodeffectonreducingthesubsidence.Theamountofsubsidenceintheearlyperiodoffillinghasalargepercentageofthetotalsubsidence.Decreasingtheroofdivul2gingtimeandpastecurdlingtimeandincreasingroofsupportingintensityandimprovingthequalityoffillingarethekeytocontrolthesubsidence.Keywords:pastefilling;coalroof;surfacesubsidence;numericalsimulation随着人类对能源的需求日益扩大,煤炭资源经过上百年的开采后,我国煤炭储量已大量减少,而“三下”压煤量又大,很多老矿井煤炭资源正在逐步枯竭.据国有重点煤矿的不完全统计资料,剩余储量50%以上属于“三下”压煤,压煤约137.9亿t[1].这些储量大多集中分布于工业基础较好、开发第2期郭振华等:膏体充填工作面顶板及地表沉陷过程数值模拟条件优越、对煤炭需求较为迫切的经济发达地区.充填采煤技术正逐步成为延长濒临破产煤炭企业的寿命,解决矿井接续矛盾,促进煤炭企业的可持续发展的重要途径.所谓固体废物膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工成不需脱水的牙膏状浆体,利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下,适时充填采空区的采矿方法[2].工作面上覆岩层控制是充填开采的关键环节,本文用数值模拟的方法对充填工作面上覆岩层移动规律进行研究.1工程概况某矿为地处我国中部地区,1958年建井,1963年投产.年产量由21万t逐步增长至当前的75万t.经过约半个世纪的高强度开采,矿井原有储量己所剩无几.已有工作面采完后,除矿井扩大区外,其余储量都是“三下”压煤,而扩大区地质构造复杂,需越过两个村庄后方能开采,开拓工程量大,不能很快完工.为保证矿井生产衔接,确定对原村庄保护煤柱进行煤矸石膏体充填开采.本区主采煤层...