充填开采地表沉陷及顶板控制基础研究任务书任务书充填开采地表沉陷及顶板控制基础研究一、研究背景地下煤炭资源的开采是我国能源产业的重要组成部分，为了充分利用煤炭资源，提高采煤效率，减少开采成本，目前多数矿区采用充填法开采煤炭。然而，充填法采煤过程中恶劣的地质条件、错综复杂的煤体结构以及复杂的采煤工艺等因素，导致井下作业过程中产生大量煤层顶板塌落、地表沉陷等现象，严重影响着采煤企业的稳定发展。因此，对于充填开采地表沉陷及顶板控制基础研究的开展，意义重大。二、研究内容1.煤层全过程模拟研究。建立三维、多场耦合数值模型，开展本矿充填开采煤层全过程模拟研究。通过对顶板变形、应力变化、煤体开采受力等参数进行分析，探究煤层充填法开采过程中的力学规律和煤层结构变化规律。2.地表沉降数值模拟。在考虑岩土物理力学、地质多因素综合作用的基础上，建立合理的矿区地表沉降数值模型，深入探究矿区地表沉降的影响因素以及变化规律，为地表沉降预测提供科学依据。3.顶板控制技术研究。结合充填法采煤的特点，从结构分析、安全与可靠性等方面，开展充填法采煤顶板控制技术研究。重点研究岩体破坏机理、顶板控制结构选型、支架参数优化等方面内容，为高效、安全的充填法采煤提供技术支撑。三、研究目标1.建立全面、可靠的充填法采煤煤层全过程模拟研究方法，完善充填法采煤理论。2.获取准确、切实可行的地表沉降预测方法，为充填法开采提供科学依据。3.研究出适应充填法采煤工艺的顶板控制技术，并提供支撑设计及优化方案，为煤炭开采提供新的思路和方法。四、研究方案1.煤层全过程模拟研究1）建立三维、多场耦合数值模型，对采煤过程中的应力分布、变形、裂隙演化等进行模拟研究。2）通过现场监测、试验室室内试验等方法，获取模型参数，验证数值模拟的准确性。3）分析煤层开采过程中的变形、破坏与稳定条件，结合采煤实际情况，制定提高充填法采煤效率和采煤安全的相关措施。2.地表沉降数值模拟1）通过充填法开采历史资料、地质勘探资料等多种途径，获取矿区地质与地表沉降影响因素以及重要地质参数。2）运用岩土物理力学、地质多因素综合作用等方面的理论，建立数值模型以预测地表3.顶板控制技术研究1）针对矿井充填法采煤工艺特点，从结构分析、安全与可靠性等方面，系统研究充填法采煤顶板控制技术。2）研究岩体破坏机理、顶板控制结构选型、支架参数优化等方面内容，为高效、安全的充填法采煤提供技术支撑。五、预期成果1.建立适合我国充填法采煤的新型煤层全过程模拟方法，为采煤行业提供新的技术支持。2.提出未来充填法煤炭开采发展方向，为推进我国煤炭工业可持续、健康发展提供新思路。3.研究出构筑合理、行之有效的矿井顶板控制技术，为采煤安全提供有效保障。六、经费预算本项目的总经费为**万元，主要用于研究人员人员工资、实验设备、材料、差旅费等费用。七、研究计划本研究计划为期三年，第一年主要开展煤层全过程模拟研究，第二年重点开展地表沉降数值模拟，第三年主要进行顶板控制技术研究和压力测量研究，探究其与地表沉降互动机理，并对前两年的研究成果进行整合和完善。八、主要研究人员负责人：XXX，研究员，博士生导师其他研究人员：XXX，副研究员；XXX，工程师；XXX，博士研究生等。