摘要: 固体密实条带充填开采是一种集充填开采与条带开采优势于一体的新型绿色开采技术,具有控制地表沉降、提高资源回收率、降低充填成本、改善矿区环境的优势。在目前我国东部资源枯竭、大量条带煤柱滞留、充填成本过高、煤炭资源开采环境约束增加的背景下... 展开 固体密实条带充填开采是一种集充填开采与条带开采优势于一体的新型绿色开采技术,具有控制地表沉降、提高资源回收率、降低充填成本、改善矿区环境的优势。在目前我国东部资源枯竭、大量条带煤柱滞留、充填成本过高、煤炭资源开采环境约束增加的背景下,固体密实条带充填开采有着应用推广前景。本文通过相似材料模型、理论分析、力学实验和数值模拟等研究手段,对固体密实条带充填开采的岩层移动规律进行了模拟研究,所作工作及主要研究成果如下: 1)借鉴条带开采煤柱稳定性理论,对固体密实条带充填后伪条带煤柱的承载能力进行了理论分析,并确定了伪条带煤柱约束区宽度。 2)针对煤矸石压缩特性进行了研究,系统分析了不同粒径和不同级配条件下的矸石应力-应变关系,得出了矸石压缩特性和最优级配,对矸石材料孔隙率、碎胀系数和变形模量随轴向应力的变化进行回归分析,获取其与轴向应力的关系。 3)采用相似材料模型和数值模拟手段,对固体密实条带充填开采覆岩运动特征进行研究,获取了固体密实条带充填开采条件下岩层移动变形特征和覆岩结构动态演变过程,揭示了该开采条件下的采场应力分布和演化规律。 4)以兖州矿区地质采矿条件为基础,利用FLAC3D软件对相同地质采矿条件下的固体密实条带充填开采、垮落法开采、条带法开采和充填法开采进行了数值模拟对比研究,分析了不同开采方式下地表移动盆地角值参数、最大下沉值、减沉率等参数的特征,揭示了固体密实条带充填开采地表移动规律。 论文研究成果为“三下”压煤的开采提供了一种有效的途径,为固体充填材料性能的研究提供了重要的基础数据,为绿色开采理论体系的丰富和完善提供了理论支持和科学指导。 收起