煤炭科学技术

作者：刘鹏亮, 王晓卿,

关键词：综合机械化单元密实充填采煤, 充填体强度, 分轮转移承载特征, 等价采高, 地表水平变形,

综合机械化单元密实充填采煤技术兼具岩层移动控制和固废处置的功能，且具有采充平行、工艺灵活、投资较少等优势，充填体强度合理设计关系承载效果和经济效益，但仍缺乏针对性科学依据。以3轮采充为例，理论分析得出综合机械化单元密实充填采煤工作面呈现“煤柱−充填体”分轮转移承载特征，可分为“煤柱全面承载”“充填体参与承载”“充填体全面承载”3个阶段，并根据朗肯土压力理论得出了支巷充填体三向受力状态侧压力计算公式；根据等价采高和地表水平变形计算公式推导建立了充填体弹性模量与地表水平变形最大值之间的关系；实验室试验得出单轴抗压强度1～5 MPa的9组膏体试块在三轴围压p=0，0.5，1.0，1.5 MPa条件下的弹性模量，建立了充填体单轴抗压强度与三轴条件下弹性模量的关系。由此建立了基于地表水平变形指标的充填体单轴抗压强度计算式。以某矿浅埋深特厚煤层51106首采工作面为工程背景建立数值模型，研究表明前2轮采充后工作面“煤柱−充填体”上方垂直应力曲线呈陡峭的波浪状分布，地表下沉和水平变形轻微，第3轮采充后该应力曲线呈平缓的波浪状，地表下沉和水平变形明显增加，验证了“煤柱−充填体”分轮转移承载特征，同时，数值模拟和工程实践表明充填体单轴抗压强度确定方法是合理和准确的，可为综合机械化单元密实充填采煤工作面充填体强度设计提供参考。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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