超高水材料充填开采支架设计与围岩效应研究

"该文主要探讨了在超高水材料充填开采过程中，支架与围岩之间的相互作用，以及如何确定合理的支架支护阻力。通过大尺寸超高水材料的力学性能试验，作者建立了覆岩活动的力学模型，并分析了充填开采支架与围岩的关系。研究表明，控制工作面的悬顶距能确保关键层的稳定性，防止破断，从而避免明显的来压现象。此外，使用低工作阻力的支架在超高水材料充填开采中同样有效，且能保证良好的充填质量。该研究以冀中能源陶一煤矿的实际案例进行了验证。" 在矿产开采领域，超高水材料充填开采是一种环保且有效的技术，它利用特殊的高含水量材料填充采空区，以支撑上方的覆岩并减少地表沉降。本文针对这种开采方式，重点研究了支架的支护阻力问题。通过对大尺寸超高水材料进行力学性能测试，研究人员构建了一个考虑覆岩动态行为的力学模型，这个模型能够模拟充填开采过程中的地质力学情况。 在分析支架与围岩关系时，发现直接顶会随着工作面的推进而逐渐垮落。通过控制工作面与顶板间的悬顶距，可以促使关键层形成稳定的结构，防止其突然断裂，这有助于保持开采区域的稳定性。这种情况下，充填工作面不会出现显著的矿山压力显现，即来压现象，这对于保障开采安全至关重要。 与传统的长壁综合开采相比，超高水材料充填开采的支架选择不必追求过高的工作阻力。研究指出，采用低工作阻力的支架同样能满足开采需求，而且能确保充填效果。这意味着在保证开采效率的同时，还能降低对矿井结构的破坏，有利于延长矿井的使用寿命。 冀中能源陶一煤矿的实践证明了这一理论的可行性。通过对实际案例的分析，研究人员进一步确认了他们的计算方法和理论模型的有效性，这为今后同类矿井的充填开采提供了科学依据和技术支持。 总结来说，本文的研究成果对于优化充填开采过程中的支架设计、提高开采安全性、减少环境影响具有重要意义，为超高水材料充填开采提供了理论指导和技术参考。通过合理的支架支护阻力计算和控制悬顶距，不仅能够保证开采工作的顺利进行，还能实现资源的高效利用和环境保护的双重目标。