深部大采高综采面矸石充填开采关键技术研究

"深部大采高综采面矸石充填开采技术是冀中能源股份有限公司邢东矿为解决村庄压煤问题提出的一种创新开采方法。该技术利用综合机械化手段，在12212大采高综采面进行矸石充填，以减少地表沉降和对周围环境的影响。通过选用‘波依亭—汤姆逊体’作为充填体的流变模型，研究人员计算了流变方程，揭示了采空区顶板的最大下沉量与其刚度成反比，即σ0/K1。借助FLAC3D数值模拟软件，对垮落法和矸石充填两种不同采空区处理方式进行比较，结果显示，矸石充填显著降低了等效采高，40米测点处的顶板下沉量仅25毫米，而地表下沉量也控制在15毫米，极大地减少了对地面建筑和环境的破坏。" 在深部大采高综采面实施矸石充填开采技术，涉及到多个关键知识点： 1. 村庄压煤问题：随着煤炭开采深度增加，煤矿开采活动对地面建筑物和居民区的影响日益严重，尤其是村庄压煤问题，这要求矿业企业寻找新的开采策略以减少对环境和居民生活的影响。 2. 大采高综采技术：大采高综合机械化采煤是指在较高开采高度下，使用大型设备进行连续采煤的现代化采矿方式，旨在提高开采效率和煤炭回收率，但同时也带来了更大的地表沉降挑战。 3. 矸石充填开采：这是一种环保型开采方法，将采煤过程中产生的矸石填充到采空区，以支撑顶板、防止地表沉降，同时解决了矸石处理问题，实现了资源循环利用。 4. 流变模型：‘波依亭—汤姆逊体’是一种描述固体材料在应力作用下发生形变的理论模型，用于计算充填体在开采过程中的力学行为，为优化充填设计提供依据。 5. 数值模拟：FLAC3D是一款广泛应用于地质工程领域的数值模拟软件，能模拟地层运动和结构响应，帮助预测不同开采方法下的地表沉降情况。 6. 采空区处理：垮落法和矸石充填是两种常见的采空区处理方式。垮落法允许采空区顶部岩层自然垮落，而矸石充填则通过填充物稳定顶板，降低地表沉降。 7. 刚度与下沉量关系：通过流变方程得出的结论表明，采空区顶板的最大下沉量与其刚度成反比，意味着提高充填体的刚度可以有效控制顶板下沉，减小对地表的影响。 深部大采高综采面的矸石充填开采技术是煤炭行业中一项重要的技术创新，它结合了现代采矿技术和环境保护理念，对于解决深部开采的复杂问题具有重要实践意义。通过科学的流变模型选择和精确的数值模拟分析，该技术能够有效降低地表沉降，保障矿区周边环境的安全和稳定。