承压水上膏体充填开采：底板破坏特征及安全性研究

本文主要探讨了承压水上膏体充填开采在底板采动破坏特征方面的研究。针对岱庄煤矿11607工作面的实际工程背景，作者利用FLAC3D数值仿真软件建立了一个流-固耦合的数值模型，对该工作面在充填开采过程中的煤层底板破坏特性进行了深入分析。 首先，膏体充填材料的选择至关重要，文中提到采用了加气混凝土配方，其原理是通过脱脂铝粉在碱性环境下与水反应，生成加气混凝土并释放出氢气，反应方程为2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O + 3H2↑。这种材料在承压水环境下的应用，对于保证开采安全具有重要意义。 研究发现，充填开采对底板的影响相对较小，尤其是承压水导升高度并不显著。随着工作面的推进，煤层底板的破坏深度呈现出明显的趋势：在工作面推进到12.4米之后，破坏深度逐渐稳定，直至工作面推进至100米时，底板的最大破坏深度仅为6米。这表明膏体充填开采技术能够有效控制底板的破坏程度。 理论上计算得到的充填工作面采动底板的最大破坏深度范围为3.83-5.27米，这一数值与实际采用单孔恒定水压法在现场实测的结果——底板最大破坏深度为6.50米——相吻合。这表明数值模拟和现场数据验证了一致，为膏体充填开采方案提供了有力的技术支撑。 本文的研究对于深入理解承压水上膏体充填开采在煤矿开采中的应用，特别是在防止底板采动破坏方面，具有重要的实践指导意义。通过科学的理论分析和数值模拟，可以有效地优化开采工艺，确保煤矿开采过程中的安全与高效。