新阳煤矿充填开采地表沉陷模拟与数值分析：对比与预测模型

本篇文章主要探讨了充填开采在控制地表沉陷方面的试验研究和数值分析，以新阳煤矿10203工作面作为具体案例。新阳煤矿的10203工作面采用胶结充填开采方法，其特点是生产能力和煤质优良，煤层为近水平，埋深较深，且位于居民区附近，因此地表沉陷控制尤为重要。 文章首先介绍了工程背景，指出充填采矿法对于减少资源浪费、保护地表岩层稳定性及生态环境具有重要意义。充填材料主要由煤矸石、粉煤灰、水泥、外加剂和水组成，料浆浓度较高，通过输送管道输送到工作面进行壁后充填。研究关注了跨落法开采与两种不同充填率（80%和90%）下的地表沉陷规律。 通过相似材料模拟试验，研究人员对比了三种开采方式下的地表沉陷情况。结果发现，相较于跨落法开采，充填开采的地表沉陷显著减少，当充填率分别达到80%和90%时，10203工作面的最大地表沉陷值分别为112mm和48mm。这表明充填开采在减少地表沉陷方面表现出明显的效益。 文章进一步利用数值分析方法，深入探究了不同等效采高与地表沉陷值、地表下沉系数之间的关系。通过建立数学模型，揭示了地表沉陷与这些因素之间的指数函数关系。这种关系对于预测和控制充填开采过程中地表沉陷具有实际意义，有助于优化充填参数，降低对周围环境的影响。 这项研究为煤矿企业在实施胶结充填开采时，提供了一种科学的评估工具，帮助他们更好地理解和控制地表沉陷，从而实现绿色开采，减少对周边社区和环境的潜在风险。同时，这也为类似条件下的其他煤矿提供了宝贵的参考经验和技术指导。