柱式采空区上层遗煤蹬空安全复采的关键在于确保底板煤岩柱的采动稳定性。针对山西朔州中煤金海洋煤业公司6#煤层蹬空开采底板煤柱易失稳诱发上行工作面垮塌的现象,提出地面注浆充填加固底板煤柱工程技术,借助于注浆充填固结体对底板煤柱形成的夹持作用,抑制底板煤柱采动裂缝扩展并提升其承载能力。综合采用数值模拟、理论分析和现场实测,研究不同强度及高度充填固结体夹持作用下底板煤柱采动裂缝及极限承载能力演化规律,并以裂缝数量和峰值强度为指标,定量表征不同强度和高度充填体对底板煤柱采动裂隙扩展的抑制效应和承载能力的强化效应,研究揭示不同充填体高度和强度的"高-强"协同作用及其底板煤柱增稳机制,据此确定柱式采空区注浆充填材料合理强度的配比方案及注浆充填体临界高度,即粉煤灰水泥比为2∶1的混合浆液、固结强度为4 MPa和高度至少为6 m的充填体。论文研究阐明了充填体强度和高度对底板煤柱的耦合增稳机制,可为蹬空安全复采下伏采空区注浆加固提供有益指导,对优质遗煤资源安全复采具有重要意义。

1 工程背景
2 煤柱-充填体联合承载模型
2.1 数值模型构建
2.2 模拟参数标定
3 灌浆充填体影响底板煤柱稳定性机制
3.1 充填体对煤柱裂缝扩展的抑制效应
3.2 充填体对煤柱承载能力的强化效应
3.3 充填体的“高-强”协调机制及临界高度
4 充填开采实测验证
4.1 注浆充填材料及工艺技术
4.2 充填效果实测及未充实区域防塌对策
5 结论