【摘 要】
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宁东煤电基地存在煤基固废堆存量大,综合利用率低,污染环境等问题,严重制约着区域生态文明建设和经济社会高质量发展。本文以任家庄煤矿110903综采工作面为研究背景,采用理论计算、数值模拟和相似模拟相结合的方法,揭示了覆岩离层形成机理,判别覆岩离层空间位置,分析多煤层开采覆岩裂隙动态演化特征,探究采空区下离层区及冒落区注充可行性。主要取得以下研究成果:（1）基于关键层理论和110903综采工作面综合柱
【基金项目】
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国家重点研发计划课题四源煤基固废协同利用与绿色充填关键技术（2019YFC1904304）；
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宁东煤电基地存在煤基固废堆存量大,综合利用率低,污染环境等问题,严重制约着区域生态文明建设和经济社会高质量发展。本文以任家庄煤矿110903综采工作面为研究背景,采用理论计算、数值模拟和相似模拟相结合的方法,揭示了覆岩离层形成机理,判别覆岩离层空间位置,分析多煤层开采覆岩裂隙动态演化特征,探究采空区下离层区及冒落区注充可行性。主要取得以下研究成果:（1）基于关键层理论和110903综采工作面综合柱状,判定了覆岩关键层层数为4层。任家庄煤矿煤层自上而下顺序依次为3煤、5煤和9煤,关键层1和关键层2位于9煤和5煤之间,关键层3和关键层4位于3煤上方。（2）构建了多煤层开采覆岩裂隙演化离散元数值模型,获得了多煤层下行开采覆岩离层动态演化呈现出发育-扩展-持续-闭合-再发育的周期性变化规律,发现离层空间滞后回采工作面形成,且关键层有利于覆岩离层的发育与扩展。（3）受3煤、5煤重复采动影响,5煤上方关键层3和关键层4难以形成结构。回采9煤时,9煤上方关键层2承担上覆岩层全部载荷,下沉幅度剧烈,难以进行离层注浆充填。在采空区冒矸被压实之前,存在大量离层空间,可进行冒落区注浆充填。（4）构建了冒落区注浆充填开采相似模拟模型,通过对冒落区离层空间进行注浆充填,关键层2较垮落法开采仅出现弯曲而未破断,超前支承压力减小,关键层2下沉系数减小53%,表明冒落区注浆充填能有效控制覆岩下沉。（5）基于110903综采工作面工程地质条件和以上研究结果,设计了冒落区注浆充填方案,确定了冒落区注浆充填关键参数。进行现场工业性试验,巷道埋管充填处置固废总量为8t（矸石1t、粉煤灰4t、气化渣1.5t、炉底渣1.5t）,挂管充填处置固废总量为5t（粉煤灰3t、气化渣1t、炉底渣1t）,注浆用水量2.1t。浆液在管道中稳定输送,支架后方空间逐渐被浆液填充,试验表明冒落区注浆充填具有可行性。图[53]表[13]参[87]
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