骨架式膏体充填采空区实验研究

作     者：崔石磊 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘新河;吕秀江

授予年度：2011年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：骨架式膏体 采空区充填 实验研究 相似模拟 数值模拟 

摘      要：我国国有重点煤矿的“三下压煤量已达137.9亿t,而村庄下压煤又占到压煤总量的60%。为了解放村庄下压煤,达到村庄下压煤开采后不破坏地表建筑物的目的,作者提出了骨架式膏体充填开采的设想,并结合峰峰矿区观台矿的地质资料进行了研究。作者主要做了以下几方面的工作: (1)查阅了大量文献,对开采沉陷的表现形式进行了简要介绍,系统的总结了经典的开采沉陷预测理论。地表开采沉陷预测的重要内容是地表变形极值的计算,而表示建筑物破坏等级的参数,如倾斜、曲率、水平变形等都是由最大下沉值决定的。 (2)按一定的材料配比制成普通充填体试块,测定不同龄期试块的强度。选用不同形式的骨架,制成骨架式充填体试块,分别测试不同龄期各类型试块的强度,并根据测试结果选出合理的骨架形式。在试块测试中发现,骨架式充填体的早期强度和抗变形能力均好于普通充填体。 (3)与全部垮落法处理采空区相比,膏体充填会明显降低地表的最大下沉值,这一点是毋庸置疑的。为对比骨架式膏体充填与普通膏体充填的减沉效果,选用平面应力模型进行相似材料模拟实验。实验结果表明:骨架式膏体充填的减沉效果要优于普通的膏体充填。 (4)为得到全部垮落法、普通膏体充填和骨架式膏体充填处理采空区的地表变形值,采用FLAC 3D建立数值模型并进行运算。模型运算结果表明:全部垮落法的引起的地表变形会对建筑造成严重破坏;采用普通充填会对建筑物造成轻微破坏;采用骨架式膏体充填,地表变形在Ⅰ级破坏以内,不会对建筑物造成破坏。 (5)从技术上可行性、经济上合理性以及社会效益三个方面分析了骨架式膏体充填采空区的可行性。分析结论认为:以现有的膏体充填技术为基础,骨架式膏体充填采空区技术是完全能够实现的。