【摘 要】
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矸石固体充填开采是当前重要的绿色开采技术之一,该技术可以有效控制覆岩运移和地表沉陷,改善采场矿压环境,实现绿色开采的目的,有效解决了东部地区“三下”压煤和西部地区地表生态脆弱的问题。然而由于现阶段充填体与覆岩及地表运移之间的相互作用关系认识不足、量化关系不明确,导致充填开采技术的推广受到限制。本文以邢台矿矸石固体密实充填为背景,采用理论分析、相似材料模拟、数值模拟和工程实例分析等方法,对邢台矿固体
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矸石固体充填开采是当前重要的绿色开采技术之一,该技术可以有效控制覆岩运移和地表沉陷,改善采场矿压环境,实现绿色开采的目的,有效解决了东部地区“三下”压煤和西部地区地表生态脆弱的问题。然而由于现阶段充填体与覆岩及地表运移之间的相互作用关系认识不足、量化关系不明确,导致充填开采技术的推广受到限制。本文以邢台矿矸石固体密实充填为背景,采用理论分析、相似材料模拟、数值模拟和工程实例分析等方法,对邢台矿固体密实充填开采覆岩及地表运移进行研究。主要成果如下:（1）分析了固体密实充填开采顶板岩梁结构和顶板岩梁沉降量,建立了充填前后不同阶段顶板岩梁力学模型,推导了充填体与顶板岩梁沉降的量化关系式,借鉴概率积分法得到地表沉陷预计模型,分析了控顶区支护强度Pk、充填率k、顶板安全跨距L和充填体地基系数kc对顶板沉降和地表沉陷的影响,确定了k和kc是影响顶板沉降和地表沉陷的关键因素。（2）建立固体密实充填开采相似材料模型,研究了固体密实充填开采覆岩结构演化并与传统垮落法进行对比,较比传统垮落法,充填体可以有效保护顶板覆岩结构,密实充填开采条件下顶板岩梁整体保持连续完整,呈现连续曲形梁结构。研究了工作面的推进过程中顶板应力显现和覆岩移动特征,揭示了矿压显现、覆岩及地表运移的动态变化规律。（3）通过数值模拟实验,对不同充填率、不同充填体弹性模量和分层充填开采条件下的矿压显现、覆岩运移和地表沉陷规律进行研究,得出提高充填率和充填体弹性模量和采用分层开采能有效改善采场应力环境、控制覆岩运移和地表沉陷。（4）以邢台矿矸石固体密实充填工程为背景,对充填开采过程中的地表沉陷实测结果进行分析,验证了地表沉陷预计模型的准确性,为邢台矿固体密实充填开采合理控制充填率提供了理论依据。
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