粉煤灰高水短壁部分充填技术研究与实践

张新国^1,2，刘伟韬^1,2，孙希奎³，刘进晓^1,2，刘兆平⁴，李飞¹，庞振忠¹

1. 山东科技大学矿业与安全工程学院2. 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地3. 山东能源淄博矿业集团有限责任公司4. 山东省煤炭技术服务有限公司

摘 要：针对承压水上、建筑物下开采技术难题,在系统分析粉煤灰高水材料特性、充填工艺和禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（2008年第2批）"巷道式采煤"的基础上,通过理论分析、室内试验及现场实测等方法,对粉煤灰高水短壁部分充填工作面设计及围岩控制下效果进行了系统研究。主要结论包括:1对粉煤灰高水充填材料发泡机理、材料特性、充填工艺进行了分析;2提出了短壁部分充填工作面设计方法及采-充程序及工艺,数值模拟表明50 m充填联合支撑体与20 m采空区底板塑性区范围为6⁸ m,顶板塑性区范围10¹2 m;3充填体密实性、原位强度和安全系数表明,充填体与顶板接顶率大于95%,原位强度1.93 MPa,安全系数6.8,粉煤灰高水充填体联合支撑体系能够保持围岩稳定;4充填体和底板变形监测表明,短壁部分充填采场顶板最大下沉量80 mm,底板最大破坏深度8 m,底板隔水层厚度在安全范围之内。在埠村煤矿9111工作面进行了现场实施,相关研究成果可以对类似条件下的煤炭开采提供参考。

关键词：承压水上建筑物下开采;短壁部分充填;充填联合支撑体;底板破坏深度;地表沉陷控制;