为分析厚松散层薄基岩固体充填开采覆岩裂隙发育规律,将厚松散层单一薄基岩视为作用在固体充填材料上的承载结构,建立了单层薄基岩Winkler弹性地基连续梁力学分析模型;在力学分析基础上,得到了充填体压缩模量与岩梁任意截面裂隙发育高度的关系。通过分析固体充填材料压缩特性,建立了厚松散层单一薄基岩岩梁裂隙发育高度与充实率之间的对应关系。结合工程实例,在力学分析模型上采用UDEC数值模拟软件建立数值模型,分析了充实率为60%,70%和85%时岩梁裂隙发育情况,并与裂隙发育高度的经验公式预计值对比。研究表明:固体充填开采中由于充填体对上覆岩层的支撑作用,使得开采中上覆薄基岩塑性区发育高度得到抑制,从而限制了覆岩裂隙的发育;工作面推进过程中,其裂隙发育高度在工作面推进30~50 m时迅速增长,且随着充实率的提高而迅速递减。分析及测试结果证实密实固体充填是确保松散含水层薄基岩下煤炭安全开采的有效途径。

国家自然科学基金项目(U1404527)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB227900)；河南省科学技术研究重点项目(14A560002,15A560007)；河南省高校基本科研业务费专项项目(NSFRF140147)；