密实充填采煤的岩层移动理论研究.pdf

书书书第４１卷第６期中国矿业大学学报Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６２０１２年１１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏｖ．２０１２收稿日期２０１２－０５－２８基金项目高等学校学科创新引智计划项目（Ｂ０７０２８）；国家自然科学基金重点项目（５０８３４００４）作者简介缪协兴（１９５９－），男，江苏省江阴市人，教授，博士生导师，工学博士，从事采矿工程与技术方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌｘｘｍｉａｏ＠ｃｕｍｔ．ｅｄｕ．ｃｎＴｅｌ０５１６－８３９９５５１８密实充填采煤的岩层移动理论研究缪协兴１，黄艳利２，巨峰１，茅献彪１，郭广礼３，张吉雄２（１．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州２２１００８；２．中国矿业大学矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６；３．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州２２１１１６）摘要综合机械化固体充填采煤技术能实现密实充填，其岩层移动和地表沉陷规律与垮落式采煤显著不同．在较系统分析充填采煤岩层移动的等价采高理论基础上，建立了密实充填采煤岩层移动的结构力学模型，并进行了连续介质力学分析，给出了相应的岩层移动和地表沉陷计算公式．通过实例分析，提出了在密实充填后，如还采用概率积分法预计地表沉陷，则应对传统的地表下沉预计参数加以修正．可为密实充填采煤覆岩移动和地表沉陷分析提供相关思路以及理论和方法．关键词密实充填采煤；岩层移动与地表沉陷；连续介质力学；地表沉陷预计中图分类号ＴＤ８２３文献标识码Ａ文章编号１０００－１９６４（２０１２）０６－０８６３－０５ＳｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙｏｆｄｅｎｓｅｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇＭＩＡＯＸｉｅ－ｘｉｎｇ１，ＨＵＡＮＧＹａｎ－ｌｉ２，ＪＵＦｅｎｇ１，ＭＡＯＸｉａｎ－ｂｉａｏ１，ＧＵＯＧｕａｎｇ－ｌｉ３，ＺＨＡＮＧＪｉ－ｘｉｏｎｇ２（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ＆ＤｅｅｐＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＳｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＳｉｎｃｅｔｈｅｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｓｏｌｉｄｂａｃｋｆｉｌｌａｎｄｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｃｔｕａｌｉｚｅｓｄｅｎｓｅｂａｃｋ－ｆｉｌｌｉｎｇｏａｆ，ｔｈｅｌａｗｓｏｆｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｉｎｄｅｎｓｅｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｃａｖｉｎｇｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｔｈｅｏｒｙｉｎｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｅｃｈａｎ－ｉｃｓｍｏｄｅｌ，ａｎａｌｙｓｅｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｅｄｉａ，ａｎｄｄｅｄｕｃｅｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｏｒ－ｍｕｌａｓｏｆｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈａｃａｓｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｐａ－ｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈａｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｍｅｎｄｅｄｗｈｅｎｔｈｅｐｒｏｂａ－ｂｉｌｉｔｙｉｎｔｅｇｒａｌｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｉｄｅａｓ，ｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｅｎｓｅｂａｃｋ－ｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｄｅｎｓｅｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ；ｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｃｏｎ－ｔｉｎｕｏｕｓｍｅｄｉａ；ｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ随着综合机械化固体充填采煤技术在我国开发成功并进入规模化推广应用阶段［１－２］，使近百年来的充填采煤技术［３－４］攻关取得了重大突破，为实现煤矿安全、绿色和高效的科学开采提供了一种创新技术［５］．采用综合机械化固体充填采煤技术能实现密实充填，而密实充填后的采动覆岩移动和地表中国矿业大学学报第４１卷沉陷规律已显著不同于垮落式开采，必须深入研究密实充填采煤的采动覆岩移动和地表沉陷机理，建立相应的分析方法，并给出其计算公式．本文基于充填采煤岩层移动分析的等价采高理论，建立了密实充填采煤岩层移动的连续介质力学模型，并进行了相关力学分析，给出了相应的计算公式．１充填采煤岩层移动分析的等价采高理论实施采空区充填后，从岩层移动分析的角度看，就是使实际采出的煤层高度降低了．所谓等价采高，是指实际采高减去充入物体的高（厚）度．图１为充填采煤的等价采高分析模型，图中Ｍ为实际采高，Ｍｅ为Ｍ减去充入物体厚度后的高度，即等价采高．我们知道，实际充入物体经采场覆岩下沉运动后总会有一定的压缩变形量．以固体充填为例，任何固体在破碎状态都有一定的体积松散膨胀量，而在不同的压力下都有相应的体积压实收缩量．假设充填固体经最大（最终）覆岩下沉压实后的高度为Ｍ０，则，根据定义，固体充填采煤后岩层移动分析的等价采高为Ｍｅ＝Ｍ－Ｍ０．（１）图１充填采煤的等价采高分析模型Ｆｉｇ．１Ａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｉｎｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ假设充填时的采空区已有初始下沉量为Ｍｃ；初始充填体的压实系数为ｋｃ；最终充填体的压实系数为ｋ０．则Ｍ０为Ｍ０＝Ｍ－Ｍｃ－（ｋｃ－ｋ０）（Ｍ－Ｍｃ）＝（１＋ｋ０－ｋｃ）（Ｍ－Ｍｃ），（２）式（２）代入式（１）得Ｍｅ＝Ｍ－（１＋ｋ０－ｋｃ）（Ｍ－Ｍｃ），（３）如果初始充填时已经充分压实，即ｋｃ和ｋ０十分接近，则从式（３）中可看到Ｍｅ＝Ｍｃ，（４）如果充填时采空区没有初始下沉，即Ｍｃ＝０，则从式（３）中可看到Ｍｅ＝（ｋｃ－ｋ０）Ｍ．（５）几点说明１）上面提到的ｋｃ和ｋ０可以由实验测定，即在一定压实力作用下松散固体的残余碎胀系统，大小与不同松散体的组合和他们的颗粒级配等有关．２）如果充填时的顶板下沉量很小，即Ｍｃ很小；同时初始压实力（机械夯实力）又很大，即ｋｃ和ｋ０很接近．这样Ｍｅ很小，我们把这种情况称为密实充填．３）这里，把Ｍ０与Ｍ的比值定义为充实率η，即 η＝Ｍ０Ｍ１００％．（６）如果η大于８５％，则可视为密实充填采煤．目前，用我国开发出的综合机械化固体充填采煤技术就能实现密实充填．４）所谓等价采高，在数学上是一个极限的概念，是指在覆岩可能形成的最大下沉压力下的最小ｋ０值，在实际工程中是岩层移动和地表沉陷分析的上限值，其分析结果偏于安全．２密实充填采煤岩层移动的连续介质力学分析根据大量的现场实测和物理模拟等研究表明，综合机械化固体密实充填采煤技术可控制到直接顶仅发育微小裂隙，老顶岩层仅有弯曲下沉变形而不发生破断．因此，可用连续介质力学模型来对老顶岩层进行岩层移动分析．密实充填采煤岩层移动的结构模型见图２．图２密实充填采煤岩层移动的结构模型Ｆｉｇ．２Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌｏｆｓｔｒａｔａｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｄｅｎｓｅｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ从图２可以看到，在充填体和直接顶的支撑作４６８第６期缪协兴等密实充填采煤的岩层移动理论研究用下，老顶岩层仅发生弯曲下沉变形而不发生破断，因此，我们可以将其视为Ｗｉｎｋｌｅｒ弹性地基上的半无限长岩梁进行力学分析，其受力简图见图３．图３密实充填采煤老顶岩梁的受力简图Ｆｉｇ．３Ｓｋｅｔｃｈｏｆｍａｉｎｒｏｏｆｂｅａｍｉｎｄｅｎｓｅｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ根据Ｗｉｎｋｌｅｒ地基假设［６］地基表面任一点的沉降量与该点单位面积上所受的压力成正比，即ｐ１（ｘ）＝ｋ１ｗ（ｘ）（０≤ｘ≤ｌ），（７）ｐ２（ｘ）＝ｋ２ｗ（ｘ）（ｌ≤ｘ≤ ∞），（８）式中ｐ１（ｘ），ｐ２（ｘ）分别为老顶岩梁受到的地基支撑力；ｗ（ｘ）为老顶岩梁的弯曲下沉挠度；ｋ１，ｋ２为地基系数，ｋ１由充填体的变形特性确定，ｋ２由老顶岩梁下直接顶和煤层等抗变形性能确定．老顶岩梁的挠曲微分方程为ＥＩｄ４ｗ１（ｘ）ｄｘ４＋ｋ１ｗ１（ｘ）＝ｑ０（０≤ ｘ≤ｌ），（９）ＥＩｄ４ｗ２（ｘ）ｄｘ４＋ｋ２ｗ２（ｘ）＝ｑ０（ｌ≤ｘ≤ ∞）．（１０）令 β １＝４ｋ１４槡ＥＩ， β ２＝４ｋ２４槡ＥＩ．则式（９），（１０）为ｄ４ｗ１（ｘ）ｄｘ４＋４ β ４１ｗ１（ｘ）＝ｑ０ＥＩ（０≤ ｘ≤ｌ），（１１）ｄ４ｗ２（ｘ）ｄｘ４＋４ β ４２ｗ２（ｘ）＝ｑ０ＥＩ（ｌ≤ｘ≤ ∞）．（１２）根据初参数法对式（１１）和式（１２）求解，得到ｗ１（ｘ）＝ｗ０φ１（ β １ｘ）＋θ０１ β １φ ２（ β １ｘ）－Ｍ０１ＥＩ β ２１ φ３（β １ｘ）－Ｑ０１ＥＩ β ３１ φ４（β １ｘ）＋ｑ０ｋ１［１－φ１（ β １ｘ）］（０≤ ｘ≤ｌ），（１３）ｗ２（ｘ－ｌ）＝ｗｌφ１［ β ２（ｘ－ｌ）］＋ θｌ１ β ２φ ２［ β ２（ｘ－ｌ）］－Ｍｌ１ＥＩ β ２２ φ３［β ２（ｘ－ｌ）］－Ｑｌ１ＥＩ β ３２ φ４［β ２（ｘ－ｌ）］－ｑ０ｋ２φ １［ β ２（ｗ－ｌ）］，（ｌ≤ｘ≤ ∞），（１４）式中ｗ０， θ０，Ｍ０和Ｑ０分别为老顶岩梁端点（ｘ＝０）的挠度、转角、弯矩和剪力；ｗｌ，θｌ，Ｍｌ和Ｑｌ分别为老顶岩梁ｘ＝ｌ位置的挠度、转角、弯矩和剪力． φ１（β ｘ）＝ｃｈβｘｃｏｓβｘ， φ２（β ｘ）＝１２（ｃｈβｘｓｉｎβｘ＋ｓｈβｘｃｏｓβｘ）， φ３（β ｘ）＝１２ｓｈβｘｓｉｎβｘ， φ４（β ｘ）＝１４（ｃｈβｘｓｉｎβｘ－ｓｈβｘｃｏｓβｘ）烅烄烆．（１５）端部（ｘ＝０）边界条件Ｑ１（ｘ）ｘ＝０＝０， θ１（ｘ）ｘ＝０＝０｛．（１６）ｘ＝ｌ处的连续性条件ｗ１（ｘ）ｘ＝ｌ＝ｗ２（ｘ－ｌ）ｘ＝ｌ＝ｗｌ， θ１（ｘ）ｘ＝ｌ＝θ２（ｘ－ｌ）ｘ＝ｌ＝θｌ，Ｍ１（ｘ）ｘ＝ｌ＝Ｍ２（ｘ－ｌ）ｘ＝ｌ＝Ｍｌ，Ｑ１（ｘ）ｘ＝ｌ＝Ｑ２（ｘ－ｌ）ｘ＝ｌ＝Ｑｌ烅烄烆．（１７）无穷远处边界条件ｗ２（ｘ－ｌ）ｘ→∞＝０，Ｑ２（ｘ－ｌ）ｘ→∞＝０．（１８）由式（１６）可求得Ｑ０＝０，θ０＝０．由式（１７），（１８）可求得ｗ０φ１（ β １ｌ）－Ｍ０１ＥＩ β ２１ φ３（β １ｌ）＋ｑ０ｋ１［１－φ１（ β １ｌ）］＝ｗｌ，－ｗ０４ β １φ４（ β １ｌ）－Ｍ０１ＥＩ β１ φ２（β １ｌ）＋ｑ０４ β １ｋ１φ ４（ β １ｌ）＝θｌ，ｗ０４ＥＩ β ２１φ３（ β １ｌ）＋Ｍ０φ１（ β １ｌ）－ｑ０１ β ２１φ ３（ β １ｌ）＝Ｍｌ，ｗ０４ＥＩ β ３１φ２（ β １ｌ）－Ｍ０４β１φ４（ β １ｌ）－ｑ０１ β １φ ２（ β １ｌ）＝Ｑｌ，ｗｌφ１（∞）＋θｌ１ β ２φ ２（ｘ）－Ｍｌ１ＥＩ β ２２ φ３（ｘ）－Ｑｌ１ＥＩ β ３２ φ４（ｘ）－ｑ０ｋ２φ １（ｘ）｜ｘ→∞＝０，ｗｌ４ＥＩ β ２２φ３（ｘ）＋θｌ４ＥＩβ２φ４（ｘ）＋Ｍｌφ１（ｘ）＋Ｑｌ１ β ２φ ２（ｘ）－ｑ０ β ２２φ ３（ｘ）｜ｘ→∞＝０烅烄烆．（１９）求解方程组（１９），可得ｗ０，Ｍ０，ｗｌ，θｌ，Ｍｌ，Ｑｌ参数的解，并将其代入式（１３），（１４），即可得老顶岩梁的挠度ｗ（ｘ）表达式．由于ｗ０，Ｍ０，ｗｌ， θｌ，Ｍｌ，Ｑｌ的表达式较复杂，这里不予以具体给出．根据某试验区固体充填采煤的开采条件和充填材料的压实特性测试试验，可得相关计算参数纵向长度ｌ＝１００ｍ，老顶岩梁高度ｈ＝１０ｍ，弹性模量Ｅ＝５．０ＧＰａ，岩梁上作用的载荷ｑ０＝７．０５６８中国矿业大学学报第４１卷ＭＰａ；煤层的弹性模量Ｅｍ＝３．０ＧＰａ，煤层厚度为３ｍ，则地基系数可近似取为ｋ２＝１．０ＧＮ／ｍ３；如充填体的压缩弹性模量分别为Ｅ ′＝３００，２００，１００ＭＰａ，则其地基系数ｋ１可分别取为０．１ＧＮ／ｍ３，６６．７ＭＮ／ｍ３，３３．３ＭＮ／ｍ３．由式（１３）～（１９）可计算得到老顶岩梁的下沉曲线见图４．图４老顶岩梁的下沉挠度曲线Ｆｉｇ．４Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｍａｉｎｒｏｏｆ３密实充填采煤岩层移动计算公式从图２密实充填采煤岩层移动的结构模型中可以看到，老顶岩层上方覆岩中的任何岩层之间都不出现离层现象，仅发生连续微小的弯曲下沉，且越向上弯曲挠度越小．因此，可以假设，在覆岩下沉影响角θ之内，老顶岩梁上方任意一个水平面（ｙ水平面）的下沉体积总量与老顶岩梁的下沉体积总量相等，即 ∫ ｌ＋ｈｃｏｔθ ０ｗ（ｘ）ｄｘ＝ ∫ ｌ＋ｙｃｏｔθ ０ｗｙ（ｘ）ｄｘ，（２０）式中ｗｙ（ｘ）为ｙ水平面上岩层的下沉挠度；ｈ为煤层底板到老顶岩梁顶部的高度．由于密实充填后老顶岩梁上各岩层的弯曲挠度很小，因此，同一弯曲挠度的曲率变化也很小，其挠度曲线可以近似为直线，如图２所示，也就是可以把三边形ＯＡＤ和三边形ＢＣＦ近似为△ＯＡＤ和 △ＢＣＦ，则由式（２０）可得ｗｙ（ｘ）＝ｌ＋ｙｃｏｔθ－ｘｌ＋ｙｃｏｔθ ｗｙ（０），（２１）其中ｗｙ（０）＝ｌ＋ｈｃｏｔθ ｌ＋ｙｃｏｔθ ｗ（０）．（２２）４传统岩层移动与地表沉陷预计的修正概率积分法是传统岩层移动与地表沉陷预计的代表性方法［７］，其地表下沉系数ｑ是最重要的地表下沉预计参数，对近水平煤层在充分采动下ｑ的表达式为ｑ＝ｗｍａｘ／Ｍ，（２３）式中ｗｍａｘ为在充分采动下地表最大下沉值．众所周知，在传统垮落式开采中覆岩运动会形成“ 三带” ，即垮落带、破碎带和裂隙带，因而相对密实充填开采，即使垮落式开采采高与等价采高相等，传递到地表的下沉变形量相对会小．这里，我们用密实充填开采实测证实的式（２３）计算公式与传统概率积分法预计的结果加以比较．目前，综合机械化固体密实充填采煤技术已经在我国多个矿区得到了推广应用，这里，以济宁花园矿、兖州济三矿和平煤十二矿为例．这３个煤矿的采矿地质条件见表１．表１３个煤矿的实际采矿地质条件情况Ｔａｂｌｅ１Ｇｅｏｌｏｇｉｃｍｉｎｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｃｏａｌｍｉｎｅｓ充填采煤区采深／ｍ采高／ｍ老顶厚／ｍ充实率／％花园煤矿５７５２．５５１８９济三煤矿６８３３．８４２８５十二煤矿３５５３．３３１８８根据３个煤矿的实际采矿地质条件，我们做了２种模拟计算分析．一种是改变采高，即等价采高和垮落式开采采高同时改变；另一种是在采高为０．５ｍ的情况下改变采深，其两种模拟计算的结果分别见表２和表３．值得说明的是，在模拟参数与实际参数相同情况下的计算结果已得到实践验证．表２模拟不同采高条件的下沉系数Ｔａｂｌｅ２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｖａｌｕｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ采高／ｍ济宁花园矿垮落法密实充填兖州济三矿垮落法密实充填平煤十二矿垮落法密实充填０．５０．９２０．９３０．８２０．８３０．７３０．７５１．００．９２０．９３０．８１０．８２０．７２０．７４１．５０．９１０．９２０．８００．８２０．７００．７３表３模拟不同采深条件的下沉系数Ｔａｂｌｅ３Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｖａｌｕｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｎｉｎｇｄｅｐｔｈ采深／ｍ济宁花园矿垮落法密实充填兖州济三矿垮落法密实充填平煤十二矿垮落法密实充填３０００．９５０．９６０．８５０．８６０．７３０．７６４０００．９４０．９５０．８４０．８５０．７００．７５５０００．９３０．９５０．８３０．８５０．６８０．７４６０００．９２０．９４０．８２０．８４０．６６０．７２７０００．９００．９４０．８１０．８３０．６４０．７０从表２和表３中可以看到，密实充填开采后，采场覆岩主要为整体下沉，因而下沉系数ｑ值一般大于垮落式开采．５结论实施密实充填采煤后，可控制到采动覆岩中老顶岩层不发生破断，并且其上方岩层中也不发生离层，仅为整体连续下沉变形，因而可在连续介质力学范畴内研究采动覆岩移动和地表沉陷规律．我们６６８第６期缪协兴等密实充填采煤的岩层移动理论研究把老顶岩梁简化为Ｗｉｎｋｌｅｒ弹性地基梁，并给出了挠度的具体表达式．由于老顶岩层上方的岩层移动量很小，基于每一岩层水平上的下沉体积相等和下沉盆地平面形态近似三角形假设，得到了任意一个水平面上的下沉挠曲线计算公式．另外，如果要采用概率积分法对密实充填采煤的地表沉陷进行预计，则对传统地表下沉预计的参数需加以修正．参考文献［１］缪协兴，张吉雄，郭广礼．综合机械化固体废弃物充填采煤方法与技术［Ｍ］．徐州中国矿业大学出版社，２０１０．［２］缪协兴，张吉雄，郭广礼．综合机械化固体充填采煤方法与技术研究［Ｊ］．煤炭学报，２０１０，３５（１）１－６．ＭＩＡＯＸｉｅ－ｘｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉ－ｘｉｏｎｇ，ＧＵＯＧｕａｎｇ－ｌｉ．Ｓｔｕｄｙｏｎｗａｓｔｅｆｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏ－ｃｉｅｔｙ，２０１０，３５（１）１－６．［３］刘同有，蔡嗣经．国内外膏体充填技术的应用与研究现状［Ｊ］．中国矿业，１９９８，７（５）１－４．ＬＩＵＴｏｎｇ－ｙｏｕ，ＣＡＩＳｉ－ｊｉｎｇ．Ｓｔａｔｕｓｑｕｏｏｆａｐｐｌｉｃａ－ｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐａｓｔｅｆｉｌｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａａｎｄａｂｒｏａｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＭｉｎｉｎｇＭａｇａｚｉｎｅ，１９９８，７（５）１－４．［４］周华强，侯朝炯，孙希奎，等．固体废物膏体充填不迁村采煤［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（２）１５４－１５８．ＺＨＯＵＨｕａ－ｑｉａｎｇ，ＨＯＵＣｈａｏ－ｊｉｏｎｇ，ＳＵＮＸｉ－ｋｕｉ，ｅｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｗａｓｔｅｐａｓｔｅｆｉｌｌｉｎｇｆｏｒｎｏｎｅ－ｖｉｌｌａｇｅ－ｒｅｌｏｃａ－ｔｉｏｎｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（２）１５４－１５８．［５］缪协兴，钱鸣高．中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２００９，２６（１）１－１４．ＭＩＡＯＸｉｅ－ｘｉｎｇ，ＱＩＡＮＭｉｎｇ－ｇａｏ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｒｅｅｎｍｉｎｉｎｇｏｆｃｏａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇ＆ＳａｆｅｔｙＥｎ－ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，２６（１）１－１４．［６］龙驭球．弹性地基梁的计算［Ｍ］．北京人民教育出版社，１９８２．［７］邹友峰，邓喀中，马伟民．矿山开采沉陷工程［Ｍ］．徐州中国矿业大学出版社，２００３．（责任编辑骆振福）７６８

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