膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动规律与地表沉陷控制

本文主要探讨膏体充填开采孤岛煤柱时覆岩移动的规律，旨在确定控制地表沉陷的充填率阈值。研究人员结合膏体充填的作用机理和现场地质条件，利用相似材料模拟和理论分析方法，对比了充填法与垮落法对孤岛煤柱开采引起的覆岩移动影响，进一步根据地表变形规律分析充填开采下的地表沉陷控制。 膏体充填开采是解决煤炭开采过程中地表沉陷问题的有效手段，特别是在孤岛煤柱开采时，其对覆岩移动的影响尤为显著。孤岛煤柱通常是指被采空区包围的孤立煤柱，其开采方式直接影响周围覆岩的稳定性。膏体充填技术通过注入膏体材料填充采空区，起到支撑覆岩、减少地表沉陷的作用。 在本研究中，作者韩文骥等人首先基于膏体充填的物理性质和作用机制，分析了膏体如何在煤柱开采后维持覆岩稳定。膏体充填可以提供连续的支撑，减少岩层的应力传递，从而降低地表沉陷的风险。同时，他们考虑了现场地质条件，因为地质结构、岩层硬度、煤层厚度等因素都会对充填效果产生影响。 通过相似材料模拟实验，研究人员模拟了不同充填率下孤岛煤柱的开采过程，观察覆岩的移动模式和破坏程度。相似材料模拟是一种常用的研究地压控制和覆岩移动的方法，它能直观展示开采活动对地表和地下结构的影响。实验结果揭示了充填率与覆岩移动之间的关系，为确定合理的充填率阈值提供了依据。 理论分析则从力学角度探讨了充填开采对覆岩移动的控制机理，包括膏体与岩层间的相互作用、应力分布变化等。这些理论分析帮助理解了充填开采如何改变煤柱开采后的应力场，以及如何有效地抑制地表沉陷。 通过现场实测数据，研究人员进一步验证了模型的准确性和适用性，分析了实际开采条件下地表下沉的情况。现场实测对于理论研究与实际应用的结合至关重要，它可以反映出模型预测的地表变形是否与实际情况相符，从而对开采策略进行优化。 膏体充填开采孤岛煤柱的研究不仅对提高煤炭资源回收率有重要意义，而且对环境保护、土地复垦及地面建筑安全具有深远影响。确定合理的充填率阈值是这项技术的关键，这需要结合地质条件、充填材料性能以及开采工艺等因素综合考虑。该研究为膏体充填开采提供了理论支持和实践指导，对于推动我国煤炭行业的可持续发展具有积极的促进作用。