点较其他监测点沉降速率更快，这是因为4点距离开采矿层最远，且最先被开采的1号条带矿体距离A点最近，受开采影响最刷烈。4点整体沉降位移曲线呈阶梯状，沉降速率偏大的是开采阶段的沉降量，偏小的则是稳定阶段的沉降量，这表明开采过程对地表沉降量影响最大，而在开采间隔阶段，由于开采过程结束且部分采空区被回填，大幅削弱了采空区顶板沉降，降低了地表沉降风险。废石胶结充填骨料充填结束后比尾砂胶结充填骨料充填结束之后的地表沉降量小，表明废石充填体比尾砂充填体具有更好的支撑性和稳定性。A点前期的地表沉降量比后期大，是由于矿体开采过程逐渐远离A点。地表沉降总量从高到低依次为监测点A、B、C、D和E，这与矿体开采方向一致，且越先开采的矿体所对应的地表沉降总量越大，也可从侧面反映地表沉降总量与开采时间呈正相关。

不同开采时步下矿床地表下沉曲线如图9所示。由图9可知：A点沉降量明显，对应的地表为局部峰顶，随着开采的进行这一趋势更加明显，较大的沉降

第3时步时，采空区跨度达到最大值15cm，为3个条带矿体的宽度。此时沉降量增值达到最大，并且超过后续增值。地表沉降变化与采空区实时跨度有明显关系。采空区宽度越大，地表沉降越明显，充填胶结材料会产生抑制作用。在第12时步结束后，地表监测点实际沉降量从A到E点依次为0.434．0.161.0.133、0.135、0.130mm。

3.4 充填体承载分析

图10为2号条带充填体重直方向的时间一应力曲线。由图10可知：在各时步开采充填结束后条带充填体迅速承载顶板释放的荷载。随着开采进行，应力随时间的增加而变大，经过960min迅速增加至0.017 MPa。这表明在开采充填完成后1680min巳经承载顶板施加的大部分荷载，充填体受到的应力值随着上部顶板的应力面增大，最后应力值稳定在0.024 MPa，此时条带充填体自身应力到达平衡。后续过程虽对条带充填体自身应力产生影响，但不影响整体变化趋势。图11为3号条带充填体重直方向的时间一应力曲线，应力变化规律与图10类似，区别在于图11的应力较大，这是因为该条带充填体为废石充填体，力学强度更大，故承担顶板施加的绝大部分荷载。

开采矿层水平各监测点的应力分布如图12所示。分析该图可知：在采场顶板刚性约束下，3种承载体重直方向上的变形差别不大，但承载状态差异明显。从图中可以看出相对柔性的尾砂充填体承载的应力较小，内部应力值为0.02 MPa。相对刚性的废石充填体和未采矿岩承载的应力较大，为采区顶板的主要支撑体，尾砂充填体应力值大部分为0.18 MPa．


大、强度更高，相较于尾砂充填体承载了顶板施加的绝大部分荷载，导致其安全系数明显偏低，其中承担荷载最大的1号条带充填体的安全系数最低，为2.7。尾砂充填体的安全系数较大，最高达到7.6。虽然废石尾砂充填结构体内各组成单元的安全系数达到设计要求，能提供足够的承载力，但在实际生产中部分区域存在过度充填的问题，尤其是尾砂充填体会造成采场整体成本高、效率低。若仅通过降低尾砂充填体的力学强度节约充填成本，反而会进一步导致废石充填体安全系数降低，难以有效保障废石尾砂充填结构体整体稳定。

 

借鉴高应力巷道柔性支护有效调动围岩自承载能力的理念，可采用基于柔性接顶的矿岩一废石尾砂充填结构体应力协调方法，在废石尾砂充填结构体顶部充填弹性模量低于废石充填体的柔性材料。此举不仅能够调动围岩和尾砂充填体的承载能力，而且可以降低废石充填体所受荷载，改善废石尾砂充填结构体内不均匀承载状态。由于柔性材料自身强度低，即使在受压变形破坏后，也不会形成明显的冲击地压威胁作业空区内的人员和设备安全。结合晒旗河矿区实际生产状况，选取尾砂胶结充填骨料作为柔性接顶材料，可无需另外制备，同时尾砂接顶体能够与尾砂充填体形成协同体，可协调废石充填体上覆顶板和尾砂充填体上覆顶板的变形，尾砂接顶体即使在破坏后形成破碎粉状体，也不会造成大块冒落，可在保证经济、环保和安全的前提下协调废石尾砂充填结构体与围岩应力。

4结论

（1）针对废石尾砂交替充填采场中废石尾砂充填结构体的不均匀承载问题，以宜昌晒旗河矿区的生产实际为例，采用与其相匹配的废石尾砂交替充填法开展了大尺寸相似模拟试验。通过监测废石尾砂充填结构体及围岩应力和矿体地表沉降值的变化情况，分析了废石尾砂交替充填采场的应力演化规律，验证了废石尾砂交替充填法的合理性。

（2）未采矿岩与废石尾砂充填结构体中各结构呈现不均匀受力状态，废石充填体因其刚性过大承担顶板施加的绝大部分荷载，尾砂充填体的作用未得到充分发挥，故仅依靠废石、尾砂胶结充填骨料交替充填采空区不利于采场稳定。

（3）通过借鉴高应力巷道柔性支护有效调动围岩自承载能力的理念，提出了基于柔性接顶的应力协调思路，根据采场实际情况选取用于充填的尾砂胶结充填骨料作为柔性接顶材料，有助于保障采场经济安全高效运行。

培新矿机尾砂充填EPC总承包--砂仓系统

 

二、膏体充填核心技术　

膏体配比参数的实验研究和确定，可根据充填目的，优化充填体强度参数，根据流动性能、凝固性能和强度要求，优化灰沙比。　　

采矿方法和充填工艺的可行性、充填综合成本的研究，选择合适特性的膏体充填工艺技术方案。　　　　

确定全尾砂脱水方式与装备，膏体搅拌制备方式与装备，膏体输送方式与装备，保证膏体均质和活化。　　　

确定膏体管道泵送的流变特性、临界流速、阻力损失等核心参数。　　

选择合理的控制方式，确保膏体充填系统的连续稳定工作。

膏体充填系统的调试使所有工艺设备达到设计的最佳工作状态。

三、干堆尾砂工艺流程　

四、湿排尾砂工艺流程

五、技术参数