摘要: 采空区煤矸石胶结条带充填开采方法是“三下”采煤技术中的重要组成部分，对于消除地面矸石山、提高煤炭资源的开采率、实现环境与经济协调发展具有里程碑的意义。本论文以山西焦煤集团霍州煤电曹村煤矿为工程背景，采用实验室实验、理论分析、数值模拟... 展开 采空区煤矸石胶结条带充填开采方法是“三下”采煤技术中的重要组成部分，对于消除地面矸石山、提高煤炭资源的开采率、实现环境与经济协调发展具有里程碑的意义。本论文以山西焦煤集团霍州煤电曹村煤矿为工程背景，采用实验室实验、理论分析、数值模拟和现场工业性试验相结合的方法，对采空区煤矸石胶结条带充填开采技术进行了深入的研究。 首先在选择充填体方面以水泥、粉煤灰、煤矸石为充填原材料，应用正交实验的方法，进行了优化配比试验，研究表明当水泥∶粉煤灰∶煤矸石（质量百分比）为1∶5∶16时，浆体的浓度为75％～80％时，充填体的早期强度和后期强度都比较高，而且管道的输送性能良好，满足充填工艺的要求。 条带充填体的变形机理、充填体参数的布置以及条带充填体与上覆岩层的稳定性是煤矸石胶结条带充填开采设计中的重要研究技术。本文在现有研究成果的基础上，应用经典的组合梁理论，分析了直接项所承受的载荷;应用经典的简支梁理论和固支梁理论，得到了条带充填体间距数学表达式;应用经典的板壳理论和温克尔弹性地基梁，并提出了“充填体—直接项—上覆岩层”力学研究模型，得到了直接顶的最大扰度数学表达式;运用A.H.Wilson两区约束理论及King的有效区域理论，分析了条带充填体所承受的实际载荷，得到充填条带的宽度数学表达式。 利用FLAC3D数值模拟的方法，结合曹村煤矿的实际地质资料，分析了充填体宽度、充填体的内摩擦角和粘聚力对塑性区宽度、充填体稳定性和顶板活动及其稳定性的影响，研究结果表明充填体的间距为15m，充填体的宽度为30m，内摩擦角为28°～31°之间，粘聚力选择在0.9MPa～1.2MPa之间时，充填体的安全系数为1.29，充填体较稳定。当工作面向前推进225m，充填体的个数为5个时，顶板的最大下沉量0.051m，小于直接顶达到极限跨距时最大扰度0.092m，说明条带充填体很好的限制了顶板的下沉。 运用前面研究的成果，在现场进行了工业性试验，对采煤工作面的“三量”进行了实测，发现矿压显现不是很明显，表明应用采空区煤矸石胶结条带充填的方法，可以取得良好的经济效益和社会效益，应予以推荐。 收起