超高水材料开放式充填固结体承载特性试验研究

发布时间：2020-07-30 16:28

【摘要】：超高水材料开放式充填开采是集工艺简单、充填成本低、实际运用与操作方便于一身的一种绿色开采方式,能够有效解决“三下一上”煤炭资源的开采。但由于超高水材料固结体的含水量较高,承载过大时会造成结构破坏,产生泌水,极大地降低充填空间。因此,为保证充填质量,需要对其承载特性进行研究,为矿山企业科学地选用和优化配比,实现更大规模煤炭资源的高效开采提供有益的意见和建议。本文基于邯郸矿业集团陶一矿开放式充填开采的经验及现场实际情况,综合利用试验模拟研究、理论分析计算、现场实测论证的研究方法,着重对在开放式充填开采应用中充填体的承载状态、承载特性、承载强度需求值进行分析研究,论文主要得出以下几点结论:(1)依据“充入-固化-充入”的逐步发展过程,认为超高水材料充填固结体在采空区中存在不承载、三面受限承载、侧向受限承载三种承载状态;依据模拟各承载状态的测定试验,认为94%及95%水体积比固结体在各承载状态下承载强度分别为0 MPa、0 MPa;0.65 MPa、0.56 MPa;7.3 MPa、5.5 MPa;(2)依据承载特性试验中所测定的泌水特性及承载特性,得出超高水材料充填固结体的泌水量即为压缩量。因此超高水材料充填固结体在开放式充填应用中的理论压缩率与水体积比一致;(3)根据承载特性试验,认为94%和95%水体积比的超高水材料侧向受限承载强度与单轴承载强度之间的倍数关系分别为:y=0.001x3-0.044x2+0.60x+0.77与y=0.001x3-0.05x2+0.73x+0.44(式中x为相同水体积,相同养护条件下固结体单轴承载强度值);(4)从能量角度出发,提出了开放式充填开采超高水材料固结体强度需求计算方法:PΔ+C1P2-C2=0(C10,C20)。根据陶一矿充6工作面实际情况进行赋值,得出该采空区内的充填固结体强度不应小于6.3 MPa,认为该采空区应选用94%水体积比的超高水材料进行充填开采。(5)工程应用监测结果显示:充6工作面采空区内的充填体最大承载强度未超过6 MPa,与计算所得充填固结体强度需求值6.3 MPa近似。同时,地表监测结果表明,利用该配比材料进行充填开采,能够满足地表沉降要求,说明充填材料配比选用合理,采空区充填固结体强度需求计算准确。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823.7

【相似文献】