摘要: 陕北榆神府矿区位于中国西部毛乌素沙漠与陕北黄土高原交界，原生态环境脆弱，水土流失和土地荒漠化现象严重。矿区内大量存在的地方中小煤矿开采初期基本采用旧房柱式开采方法，导致近年来矿震现象频发。充填开采是缓解陕北生态脆弱地区因采矿所造成... 展开 陕北榆神府矿区位于中国西部毛乌素沙漠与陕北黄土高原交界，原生态环境脆弱，水土流失和土地荒漠化现象严重。矿区内大量存在的地方中小煤矿开采初期基本采用旧房柱式开采方法，导致近年来矿震现象频发。充填开采是缓解陕北生态脆弱地区因采矿所造成的地表下沉、水土流失、矿震等危害的有效方法之一。本文以榆林市榆阳区上河煤矿为依托，采用理论分析、实验室实验、数值模拟和现场测试方法，对上河煤矿条带充填置换开采技术进行了研究。 论文结合上河煤矿3号煤层赋存地质条件，以梁式理论和极限强度理论为依据，通过理论分析确定了“采7留8”的条带开采基准参数。设计开采过程分为两个阶段：第一阶段为开采工作面条带与充填条带采空区阶段，第二阶段为置换条带煤柱与充填条带煤柱采空区阶段。基于分阶段充填开采的设计理念开展了数值模拟试验，研究表明，作为承载覆岩载荷主体的条带煤柱在置换开采过程中，其所承受载荷首先向邻近条带煤柱转移，造成邻近条带煤柱的塑性区范围扩大，稳定性大幅降低，从而使覆岩载荷向条带充填体转移。若各条带充填体与顶板接项情况良好，并满足一定的强度要求，即可共同承担上覆岩层载荷，从而保证充填置换开采过程覆岩载荷至条带充填体的稳定过渡。实验室研究确定了符合上河煤矿现场充填开采需求的I号配比，试块养护28天后，其单轴抗压强度可达到6.845MPa，满足理论设计强度要求。现场工业性试验测试表明，充填体试块的单轴抗压强度达到8.222MPa，强度指标优于理论设计强度，能够很好地满足现场对充填体的承载要求。充填开采地表移动变形预计表明，3216工作面充填开采后地表移动变形均小于Ⅰ级损害指标。 研究为上河煤采煤方法的变革与实践提供了理论指导，对该地区类似地质条件矿井采煤方法的变革与生态环境保护均具有重要意义。 收起