摘要: 随着时间的推移，开始处于稳定的条带煤柱将来可能会失稳坍塌，成为威胁老矿区发展其它工业的潜在灾害源;同时，部分矿井为延长服务年限，不得不考虑开采以前“三下”开采留设的条带煤柱。膏体充填开采作为煤矿绿色开采技术体系之一，成为科学解决这一问... 展开 随着时间的推移，开始处于稳定的条带煤柱将来可能会失稳坍塌，成为威胁老矿区发展其它工业的潜在灾害源;同时，部分矿井为延长服务年限，不得不考虑开采以前“三下”开采留设的条带煤柱。膏体充填开采作为煤矿绿色开采技术体系之一，成为科学解决这一问题的重要手段。研究条带煤柱的状态和膏体充填开采覆岩的演化规律不仅对减轻煤柱失稳造成的灾害具有积极作用，也可为煤柱资源的回收提供科学依据。本文采用室内试验和理论分析等方法，进行了较为系统的研究。论文获得主要成果如下。 (1)在煤矿充填现场取得不同龄期的膏体，采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统对其进行力学性质试验，分析了在工作面有限空间和特定环境下充填膏体的力学特性。井下充填体强度相对较高，但凝结性差、力学性质离散性大;拟合回归了不同龄期充填膏体的力学参数;发现围压对充填膏体变形性能以及强度影响十分明显。 (2)应甩正交设计方法，用砂子、粉煤灰、石膏配制出的低强度相似材料，基本可以覆盖大部分岩体材料模型试验对相似材料力学性质的要求。采用极差分析法分析了各因素的敏感度，并给出了各因素对相似材料力学参数影响的直观分析图。 (3)采用相似材料模拟对条带煤柱的状态进行了试验研究。条带开采后滞留的煤柱一侧煤体边缘发生了塑性破坏，而另一侧煤体边缘仍然处于弹性变形状态，并对煤体上出现这种理论上应该相似但实际情况却不相同的支承压力分布进行了分析。 (4)采用室内相似材料模拟试验对膏体充填开采覆岩演化规律进行了研究。充填体限制了覆岩形变的进一步发展，覆岩不存在垮落带;充填膏体上的垂直应力的分布，既不是大小相同的水平直线，也不是类似于条带煤柱上的马鞍形分布，它呈现出波浪形分布，但大小相差不大;并给出了膏体充填工作面开采覆岩时空结构模型，建立了膏体充填开采基本顶关键块力学模型，推导出了充填综采工作面支护强度力学关系式。 收起