基于“采-充-留”技术的岩层控制效果和机理研究
阎跃观１，郭思聪１，刘吉波２，张国光１，王灏乐１
（１．中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京１０００８３；２．贵州工程应用技术学院，贵州毕节５５１７００）
［摘 要］ 为进一步研究“采-充-留”协调开采对岩层破坏的控制作用，以开滦某矿中厚倾斜
煤层９煤和１２煤为研究对象，基于相似材料模型试验，针对协调式跳采全采技术和“采-充-留”协
调开采技术对地表的移动变形和覆岩控制效果和机理进行了研究。结果表明，９煤采用协调式跳采全
采技术开采，地表下沉系数为０．６４。在９煤开采的基础上，采用“采-充-留”协调式开采技术回采
１２煤，地表下沉系数仅为０．１６。全采后岩层裂缝带法向发育高度是采厚的３２．１倍，而“采-充-留”
协调开采后岩层裂缝带法向高度是采厚的６．３倍，说明了充填体与煤柱形成的联合支撑体能够有效地
抑制上覆岩层的垮落，阻隔了两侧采空区的联通，对上覆岩层移动起到良好的控制作用，达到了减小
地表移动变形和岩层破坏的目的。
［关键词］ “采-充-留”技术；岩层控制效果；下沉系数；裂缝带法向高度
［中图分类号］ＴＤ８２３．７ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６－６２２５（２０１６）０２－００６４－０５
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ＹＡＮＹｕｅ－ｇｕａｎ１，ＧＵＯＳｉ－ｃｏｎｇ１，ＬＩＵＪｉ－ｂｏ２，ＺＨＡＮＧＧｕｏ－ｇｕａｎｇ１，ＷＡＮＧＨａｏ－ｌｅ１
（１．ＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；
２．ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｉｊｉｅ５５１７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｎｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙｍｉｘｅｄｗｉｔｈｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｐｉｌｌａｒｓｔｏｒｏｃｋｓｔｒａｔａｂｒｏｋｅｎｆｕ－ｔｕｒｅ，ｉｔｔａｋｉｎｇｉｎｃｌｉｎｅｄｍｅｄｉｕｍ-ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｏａｌｓｅａｍ（Ｎｏ．９ｃｏａｌｓｅａｍａｎｄＮｏ．１２ｃｏａｌｓｅａｍ）ｏｆａｃｏａｌｍｉｎｅｉｎＫａｉｌｕａｎａｓａｎｅｘａｍ－ｐｌｅ，ｂａｓｅｄｏｎｓｉｍｉｌａｒｌｙｍａｔｅｒｉａｌｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｕｒｆａｃｅｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｓｋｉｐｆｕｌｌｙｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃａｖｅｄｍｉｎｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙｍｉｘｅｄｗｉｔｈｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｓｋｉｐｆｕｌｌｙｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎＮｏ．９ｃｏａｌｓｅａｍ，ｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓ０．６４，ｂｕｔｗｈｅｎｃａｖｅｄｍｉｎｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙｍｉｘｅｄｗｉｔｈｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｉｎＮｏ．１２ｃｏａｌｓｅａｍ，ｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｏｎｌｙ０．１６．ｒｏｃｋｓｔｒａｔａｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅｈｅｉｇｈｔｔｈａｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌｏｎｇｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗａｓ３２．１ｔｉｍｅｓｔｈａｎｍｉｎｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｗｉｔｈｆｕｌｌｙｍｉｎｉｎｇ，ｂｕｔｒｏｃｋｓｔｒａｔａｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅｈｅｉｇｈｔｔｈａｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌｏｎｇｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｗａｓ６．３ｔｉｍｅｓｔｈａｎｍｉｎｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃａｖｅｄｍｉｎｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｌｙｍｉｘｅｄｗｉｔｈｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇ．Ｉｔｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｆａｌｌｉｎｇｃｏｕｌｄｂｅｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｂｏｄｙｔｈａｔｆｏｒｍｅｄｂｙｂａｃｋｆｉｌｌｂｏｄｙａｎｄｃｏａｌｐｉｌｌａｒ．Ｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｇｏａｆｚｏｎｅｓｗｏｕｌｄｎｏｔｂｅｌｉｎｋｅｄｕｐａｎｄｏｖｅｒｌｙｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒａｔａｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃ－ｔｉｖｅｌｙ，ｓｕｒｆａｃｅｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｏｃｋｓｔｒａｔａｂｒｏｋｅｎｃｏｕｌｄｂｅｒｅｄｕｃｅｄｏｂｌｉｖｉｏｕｓｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｖｅｄｍｉｎｉｎｇｍｉｘｅｄｗｉｔｈｂａｃｋｆｉｌｌｍｉｎｉｎｇａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｐｉｌｌａｒｓ；ｒｏｃｋｓｔｒａｔａｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔ；ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｆｒａｃｔｕｒｅｚｏｎｅｈｅｉｇｈｔａｌｏｎｇｎｏｒｍａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［收稿日期］２０１５-０８-１９
［ＤＯＩ］１０．１３５３２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１１-３６７７／ｔｄ．２０１６．０２．０１８
［基金项目］国家自然科学基金资助项目（５１４０４２７２）［作者简介］阎跃观（１９８１-），男，山西太原人，讲师，博士，从事开采沉陷、大地测量、变形监测等方面的研究。
［引用格式］阎跃观，郭思聪，刘吉波，等．基于“采-充-留”技术的岩层控制效果和机理研究［Ｊ］．煤矿开采，２０１６，２１（２）：６４-６８，２１． 随着煤炭资源的大规模开采，许多矿区“三
下”压煤问题已成为制约矿井采掘接续的桎
梏［１-２］。我国东部矿区潜水位较高，因此煤柱开采
需控制下沉量；且房屋保护级别较高，因此煤柱开
采还需控制变形量。控制了地表下沉量，则很大程
度上控制了地表变形。当前减小采动损害的方法主
要有地面保护措施和井下开采技术。总体而言，井
下开采技术主要有两类，一类为留设保护煤柱或部
分煤柱，如条带开采、房柱式开采等［３-５］；另一类
为充填开采，如全采全充、覆岩离层注浆及近年来
提出的采空区条带膏体充填、覆岩离层分区隔离注浆充填技术、条带开采冒落区注浆充填技术［６-８］。这些方法不是存在煤炭损失量大，就是存在充填成本高或充填材料来源难以保证的问题。针对上述问题，戴华阳等提出了“采-充-留”协调开采岩层控制技术［９］，该技术既避免了全区域大面积全采全充难于实现岩层控制高强度要求和房屋高级别保护要求的缺点，又解决了条带开采采出率和生产效率低的问题。本文针对“采-充-留”协调开采岩层控制技术，以开滦某矿中厚煤层群开４６第２１卷第２期（总第１２９期）
２０１６年４月煤 矿 开 采ＣＯＡＬＭＩＮＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．２１Ｎｏ．２（ＳｅｒｉｅｓＮｏ．１２９）Ａｐｒｉｌ ２０１６