[01794452]固体充填开采覆岩移动监测、预测与控制技术及工程应用

(1)本项目主要对固体充填开采覆岩移动监测、预测与控制技术进行了深入研究。 分析了固体充填材料物理力学性能, 主要包括矸石的碎胀特性、矸石的基本压实特性和矸石压实变形的时间相关性测试实验。 利用岩层钻孔探测记录仪对充填开采上方覆岩进行了监测,通过对钻孔图像分析,得出了充填开采过程中上覆岩层破裂演化规律。通过对顶板位移在线监测数据的分析,得到充填开采过程中采空区顶板沉降变化规律。 提出了基于航摄影像的地表移动观测站设计方法, 应用煤矿区航摄影像对地表移动观测站进行辅助设计和观测点的布设。利用地面三维激光扫描技术获取了煤矿沉陷区地表及建（构）筑物三维形变信息。开展了固体充填开采覆岩移动与破环数值模拟和相似材料模拟实验,对全采全充和条采条充条件下覆岩移动与地表沉陷规律进行了模拟研究,分析了固体充填开采岩层移动和地表沉陷的主要影响因素。根据薄板大变形弯曲运动理论, 构建了固体充填覆岩移动力学模型,分析了充填尺寸、弹性地基系数等因素对覆岩移动的影响, 推导了充填工作面控顶区顶板移近量计算的理论公式。在系统研究充填体压实与流变特性的基础上,建立了固体充填开采条件下煤层的“等效采厚”模型,推导了固体充填开采的最小充填率计算公式,运用了 VC 程序编制了相应的开采沉陷预测分析系统。 （2）推导出了固体充填条带开采煤柱稳定性的判定准则, 建立了固体充填条带开采尺寸设计的理论与方法。