深部充填开采矸石充填体的黏弹性特征对顶板长时变形具有重要影响.采用矸石充填体侧限压缩试验系统测试了矸石充填体的黏弹性,建立了矸石充填体分数阶蠕变模型和分数阶蠕变地基梁模型,给出了分数阶黏弹性地基梁的挠度表达式,结合工程案例分析了顶板时效变形特征,认为深部环境下矸石充填体具有显著黏弹性效应,而顶板会随充填体的蠕变不断产生变形,且其时效变形可采用矸石充填体分数阶黏弹性地基梁模型预测.结果表明:矸石充填体在分级加载下,总蠕变应变随蠕变时间和最大应力的增加而不断增长,应力达到20 MPa时,应变增幅为2.86%;识别了矸石充填体分数阶蠕变模型参数,参数识别精度R2均大于0.99;根据分数阶黏弹性地基梁挠度表达式计算得出顶板10 a蠕变量较1 a蠕变量在采场充填区中心位置增加2.73%;分数阶黏弹性地基梁顶板变形理论值与新巨龙1302N工作面直接顶下沉实测值相对误差为4.29%.

国家重点研发计划项目（2018YFC0604704）；

1 矸石充填体黏弹性特征
1.1 试样采集和制备
1.2 试验结果
2 基于黏弹性地基梁的深部充填开采顶板力学模型
2.1 深部充填开采岩层时效移动特征
2.2 分数阶蠕变模型
2.3 分数阶黏弹性地基梁模型
2.4 分数阶黏弹性地基梁模型求解
3 现场实例
3.1参数确定
1) 工作面地质参数
2) 黏弹性地基模型
3) 模型未知参数
3.2 直接顶挠度与时间效应
3.3 模型验证
4 结 论

黄鹏,张吉雄,郭宇鸣,李猛,张琪.深部矸石充填体黏弹性效应及顶板时效变形特征[J].中国矿业大学学报,2021,50(03):489-497.