膏体充填综采工作面顶板变形规律及关键因素研究

doi:10. 11799/ ce202511001

摘要/Abstract

摘要：

为深入研究膏体充填工作面充填体对顶板的作用效果及不同因素对顶板下沉量的影响规律，以韦三煤矿综采膏体充填工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的研究方法，研究了顶板与充填体的空间作用关系，探究工作面长度（140~200m）、采高（1.5~3.0m）、充填体强度（2.0~3.5MPa）和充填率（80%~95%）对顶板下沉的影响，分析不同因素对顶板下沉的影响规律，确定其关键影响因素。通过极差分析法确定各因素的权重，并结合实际情况进行权重修正。结果表明：通过理论分析得出，当初始开采顶板初始接触至充填体时，其顶板跨度为1.82m，随着工作面的不断推进，顶板与充填体接触面积增大，其顶板下沉值趋于最大值，为0.333m。工作面长度和采高的增加会引起顶板最大下沉值的增大，增幅分别为11.8%和101.9%；充填体强度及充填率的增加则会引起顶板最大下沉值的减小，降幅分别为29.1%和22.7%。通过极差分析法得到各因素影响权重，采高为关键影响因素，权重占比49.7%，次要影响因素为充填体强度、充填率与工作面长度，权重占比分别为22.8%、16.2%和11.3%。

关键词: 膏体充填开采, 顶板沉降, 数值模拟, 极差分析法, 连续曲形梁

Abstract:

To investigate the effect of backfill on roof behavior and the influence of different factors on roof subsidence in paste backfilling mining, this study takes the fully mechanized paste backfilling face of the Weishen Coal Mine as a case study. Combining theoretical analysis, numerical simulation, and field measurements, the spatial interaction mechanism between the roof and backfill was examined. Key factors, including panel width (140~200m), mining height (1.5~3.0m), backfill strength (2.0~3.5MPa), and backfill ratio (80%~95%), were analyzed to determine their influence on roof subsidence. The range analysis method was employed to quantify factor weights, with practical adjustments applied. Theoretical results indicate that when the roof initially contacts the backfill, the roof span is 1.82m. As the face advances, the roof-backfill contact area increases, and the roof subsidence stabilizes at a maximum value of 0.333 m. Increasing panel width and mining height amplify maximum subsidence by 11.8% and 101.9%, respectively, whereas higher backfill strength and backfill ratio reduce it by 29.1% and 22.7%. Range analysis identified mining height as the dominant factor (weight: 49.7%), followed by backfill strength (22.8%), backfill ratio (16.2%), and panel width (11.3%).

Key words: paste filling mining, roof subsidence, numerical simulation, range analysis method, continuous curved beam

中图分类号:

TD327
TD823

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