矸石充填采煤技术：提高含水层下开采上限的研究与应用

"含水层下矸石充填提高开采上限方法与应用 (2014年)，张吉雄等人通过研究矸石充填采煤对控制采动裂隙高度发育的影响，利用FLAC3D数值模拟和SPSS统计分析软件，建立了一种基于采高和充实率的多元线性回归模型，用于确定含水层下矸石充填的开采上限。研究表明，在采高小于3.5米且充实率达到85%的情况下，开采上限可从-300米提高到-255米，增加煤炭资源回收量约182.6万吨。五沟煤矿的现场试验验证了该方法的有效性，实测导水裂隙带发育高度仅10米，与理论计算相符。关键词包括含水层、矸石充填采煤、充实率、开采上限、导水裂隙带。" 这篇论文深入探讨了在含水层下方进行煤炭开采时如何通过矸石充填技术提高开采的安全性和效率。传统的开采方法可能导致含水层破坏，引发严重的环境问题。作者基于矸石充填采煤的原理，即利用填充物抑制采动裂隙的扩展，减少对含水层的影响，旨在寻找一种既能保护环境又能提高资源回收率的方法。 FLAC3D是一种常用的三维非线性有限差分法数值模拟软件，它被用来模拟在矸石充填条件下，采动裂隙带的发展情况。通过模拟，研究人员能够理解不同采高和充实率对裂隙带高度的影响，从而优化开采策略。 SPSS（Statistical Package for the Social Sciences）则是一种统计分析工具，用于构建多元线性回归模型。在本研究中，这个模型将采高和充实率作为输入变量，预测导水裂隙带的高度，为确定开采上限提供科学依据。 根据模型计算，当采高不超过3.5米且矸石充填充实率达到85%时，开采上限可以提升，这意味着可以更深入地进行开采而不至于破坏含水层。这一发现对于煤炭资源的高效、安全开采具有重要意义，因为它能显著增加可采储量。 五沟煤矿的现场试验进一步证实了理论计算的准确性，实际测量的导水裂隙带高度远低于未填充时的预测值，这证明了矸石充填技术在实际操作中的有效性。这项研究不仅提供了理论上的解决方案，还通过实践验证了其可行性，对于指导类似条件下的煤炭开采具有很高的参考价值。 总结来说，该研究揭示了矸石充填采煤技术在控制导水裂隙带发展、提高开采上限方面的潜力，为含水层下的煤炭开采提供了新的技术和管理策略。同时，它强调了数值模拟和统计分析在优化采矿工程中的重要作用，并展示了这些方法如何转化为实际操作中的经济效益和环境保护措施。