针对阳泉东坪煤矿建筑物下压煤多、埋藏较浅的特点,基于综合机械化长壁矸石充填工艺技术,提出了间歇分层长壁矸石充填开采采出建筑物下压煤的技术途径。在分析长壁矸石充填开采沉陷控制机理的基础上,利用等价采高的概念设计了试验区分层开采厚度分别为3.1和3.0 m,并对方案进行了地表沉陷预计。结果表明,第1分层开采后地表的移动变形值均在设防标准之内;第1分层开采稳定后,对建筑物进行简单的维修和加固,可进行下一分层开采,地表移动变形仍在设防标准之内,为该矿井最大限度地解决建筑物下压煤问题提供了一种安全、经济的合理开采方法。
针对建下条采煤柱回收和井下矸石处理的重大技术难题,提出矸石置换开采。通过阐述矸石充填巷集中与分散布置对地表移动的影响、分析置换开采留设煤柱的合理宽度,最终确定在条采煤柱中央集中布置2条矸石充填巷,充填巷尺寸为4.0 m×5.0 m(宽×高)、巷间煤柱宽4.0 m;基于数值模拟方法分析置换开采留设煤柱的稳定性、条采与置换开采老顶层面上垂直应力分布,得出置换开采留设煤柱满足煤柱强度设计要求、基本顶岩层结构保持稳定的结论。并运用相关的力学理论,分析置换开采后顶板的运动和变形特征,得出基本顶不会破断,地表变形没有超过建筑物允许变形范围。设计矸石置换开采充填工艺,该研究成果已成功应用于工程实践。
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