胜利煤矿建筑物下压煤开采地表防沉技术研究

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随着矿井开采深度的增加,矿井生产的难度不断加大,在该条件下,压煤开采被逐步提上日程,尤其对于煤炭资源逐步枯竭的地区更是如此。目前,有关压煤开采方面的研究主要集中在两个方面,一是建立在防止地表沉陷灾害发生基础上的压煤开采技术,二是地表防沉和减沉技术。前者以煤层的空间开采和留设尺寸的研究为重点,以条带式开采为主要表现形式,其缺点是煤炭资源回收率低;后者则以岩层的移动控制为研究重点,以采空区充填为主要表现形式,其缺点是成本高、工艺复杂,并影响工作面正常回采。  本文以建筑物下压煤开采为出发点,以七台河胜利煤矿91#煤层的压煤开采为背景,在保证地表不发生沉陷灾害的前提下,从提高煤炭资源回采率、降低压煤开采成本、减少对工作面正常生产的影响、简化施工工艺的实用角度出发,采用现场勘察、理论分析、实验室力学参数测定、数值模拟、现场工业试验与实测相结合的方法,首次提出并实施了基于框架结构理论的采空区点支撑柱顶板控制技术,并在应用中获得了成功。  首先,通过现场勘察和理论分析,结合煤层的顶板条件、开采厚度、回采工艺,从地下框架结构稳定角度出发,提出了采空区点支撑柱顶板控制技术。其次,通过实验室顶板岩石力学参数测定,混凝土选料与配备及力学参数测定、顶板压力及极限跨距计算,确定了混凝土支撑柱的自身尺寸及在采空区内的布置方式和布置参数,并分析确定了施工方案。再者,通过数值模拟,对比分析了全部垮落法、煤柱支撑法、采空区点支撑柱顶板控制法三种条件下,其采后地表移动变形情况,进一步确定了采用该技术的优势及可行性。最后,通过现场工业试验及顶板移动观测,验证了该技术的可行性。  该研究不仅为胜利煤矿建筑物下压煤开采提供了理论和技术支持,解决了生产难题,而且为煤层厚度小、顶板稳定、高档普采条件下,其采后地表沉陷灾害的防治开辟了一个新途径。
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