充填开采引起地表沉陷的影响因素探讨

《充填开采引起地表沉陷的影响因素探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、充填开采引起地表沉陷的影响因素探讨武龙飞，周华强，李锋，舉群迪,郭振华（中国矿业大学能源与安全工程学院•江苏徐州221116）［摘要］针对煤矿膏体充填开采，就其引起的地表沉陷影响因素进行探讨，通过数值模拟和实践分析总结出形响因素可从三个方面考虑，即下沉量因素、压缩童因素和岩性因素。其中充填前顶板下沉量、充填■体欠接顶量和充填体压缩量是三个主要彩响因素，此外，特定地质条件下应考虑关键层和厚表土层的彬响因素。［关键词］膏体充填;地表沉陷；影响因素；败值模拟［中图分类号］TD823.7［文献标识码］B［文章编号］1672・9943（2008）01>0021<030引言我国煤炭资源“三

2、下”压煤最大，很多矿井煤炭资源正在逐步枯竭。因此，研究采动破坏规律以及减少采动破坏的影响，是地表沉陷控制科研工作者的重要任务。而膏体充填采煤技术又是煤矿绿色开采技术的重要组成部分⑷,所谓固体废物膏体充填就是把煤矿附近的煤肝石、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⑵。膏体充填能有效的控制地表沉陷，但由于地下开采引起的岩层移动及地表下沉是一个复杂的物理、力学变化过程,而且采用膏体充填开采解决不迁村采煤在国内外还属首次，在开始实践时可能存在某些不完善之处，因此，在此期间研究分析其引起地表

3、沉陷的影响因素是十分必要的，本文可以为煤矿膏体充填采煤控制地表沉陷提供一定的参考。1地表沉陷影响因素及分析地下开采就会引起地表的移动。膏体充填可以有效的控制地表沉陷，但也不能完全控制采空区上覆岩层的变形、移动和破坏。因为充填总是滞后采煤进行的，这就不可避免的会引起一定的沉陷乃至破坏，因此了解和控制引起下沉的因素对“三下”采煤是至关重要的。通过理论分析和膏体充填开采的实践可以总结岀，其影响因素可从三个方面考虑，即下沉量因素、压缩量因素和岩性因素。分析考虑时列出下面的六个具体影响参数必为充填前的顶板万方数据下沉疑;S2为充填欠接顶量;S3为充填体压缩最；&为顶板压缩量;&为底板浮煤

4、压缩量;&为底板压缩量。，这六个因素中按性质不同分为两部分，即下沉量因素、压缩量因素，其中$可看作下沉量的因素，因为未充满的欠接顶就会直接导致顶板的下沉;S3为充填体压缩量，与其本身的强度和围岩的压力有关,而顶板、底板和浮煤的压缩at与顶底板的岩性有关，应根据实际情况具体确定其影响大小。它们都属于压缩量因索。此外，特定的地质条件下，还存在岩性因素，而此时它有可能成为主要因素之一。当上覆岩层中存在关键层时得考虑关键层的破断下沉对地表的影响，充填要控制住主关键层的下沉，进而达到控制地表沉陷的要求。当矿区有深厚表土层覆盖时，还要考虑土层固结和地表水下降引起的地表下沉。1.1下沉■因素

5、此处的下沉量是指采场附近范围内的下沉量，其包括充填前顶板下沉量Si和充填欠接顶慑s2o而上覆岩层及厚表土的下沉划到岩性因素的考察范围。下面通过数值模拟和现场实际具体分析这两个因素对地表下沉的彩响。1.1.1充填前顶板下沉量充填前顶板下沉量Sj,它可以用顶底板移近量来估算，根据上覆岩层移动规律,可以得出顶底板移近量与煤层采高、控顶距成正比关系，即顶底板移近量可按下面公式计算：s=tjML'd式中,M为煤层采高为最大控顶距（煤壁至末排柱的距离）,m；77为下沉系数。根据我国50个工作面的现场实测数据统计结果得知，下沉系数-0.025~0.05⑶,这个统计是基于摩擦支柱而得出的，而单

6、体液压支柱时会偏小,更由于充填开采时矿压显现不明显，对充填开采液压支柱（架）的工作面这个系数是偏大的，其取值应更小。生产实践表明，在单体液压支柱工作面控顶范围内，顶底板移近量每米采髙不超过lOOrrnn时，该工作面顶板状态是好的，也容易控制⑶，而在充填开采时为了有更多的空间来充填要尽fi：提高支护强度，因为此时的目的已不是对顶板的简单控制了，后面的数值模拟计算和生产实践都表明控制充填前的顶板下沉承对最终控制地表沉陷是多么的重要「1.1.2充填体欠接顶量在充填结束以后充填体顶部和煤层顶板存在一定的空间尚未充满，充填体顶部至煤层顶板的距离称为欠接顶量。由于充填体欠接顶量会马上反应到

7、顶板的下沉量上面，因而可以把其归结到下沉量的影响因索里。国内金属矿山在充填体接顶方面做了许多研究，一般的胶结充填由于泌水其接顶率能达到70%以上已很高，而膏体不泌水或泌水小的特性使其充填接顶率会更高，这对充填工作是有利的,但由于煤矿覆岩赋存条件和顶底板岩性与金属矿山的不同，如果采煤后顶板支护强度达不到设计的要求，顶板的破坏会很严重，结果是形成一个个下沉网兜（分层开采时），造成接顶的假象,这样就会降低充填体的接顶率，从而增大顶板的进一步下沉而最终导致地表的下沉。河北某矿采用分层膏体充填开采5.