超高水材料长壁工作面充填开采顶板控制技术

许猛堂^1,2，张东升^1,2,3，马立强^1,2，王旭锋^1,2，张炜⁴

1. 中国矿业大学矿业工程学院2. 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室3. 新疆大学地质与矿业工程学院4. 中国矿业大学物联网研究中心

摘 要：为研究充填工作面长度对岩层控制效果的影响,指导长壁工作面充填开采实践和为围岩变形控制提供依据,基于超高水材料的基本性能试验,利用差分法薄板理论建立了超高水材料长壁工作面充填开采顶板活动力学模型,得到关键层的预计变形量,分析充填工作面长度对关键层变形及破坏的影响,提出了长壁工作面充填开采顶板控制理念。研究结果表明:采空区顶板下沉最大挠度值随着工作面长度的增加而增加;要维持关键层不发生断裂,必须保证工作面长度和控顶长度在一定范围内。对比冀中能源陶一煤矿充1~5工作面(工作面长度50~60 m)和充6工作面(工作面长度120 m)充填开采实际情况,提出并应用地面充填系统构建、充填液面提高、隔离带设置、工作面锚网索支护4种长壁工作面顶板控制技术,有效地抑制了顶板变形,同时保证了良好的充填效果。

关键词：超高水材料;长壁工作面;顶板控制;地面充填系统;薄板理论;