Disturbances owing to coal mining result in the movement and failure of floor strata. Mining-induced fractures within the floor may propagate to the confined aquifer, thereby causing water inrush disasters. In this study, we propose using strip mining and backfill replacement mining above the confined aquifer to investigate the failure depth of the floor. The problem is simplified as a distributed force model on a half-plane body. First, the stress disturbance of the floor during strip mining is calculated and the results are combined with the von Mises yield criterion. Then, the destruction of the floor after replacing the remaining coal pillars is explored. The results show that the widths of the strip mining face and coal pillars play an important role in affecting the failure depth of the floor: the greater the width, the larger the failure depth. Based on the parametric study results, the mining face and retention coal pillar width of 20 m is sufficient to prevent the occurrence of water inrush accidents. After the replacement of the remaining coal pillars, the failure area of the floor rock mass increases, but the maximum failure depth remains unchanged. Finally, we employed field measurement techniques at the Bucun coal mine to monitor the shear and vertical strains of the floor. The data collected was compared with the predicted results obtained from the proposed theoretical model. Good agreement was found between the monitoring and calculation results, which demonstrate the effectiveness of the proposed method.

中文翻译：

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回填替代开采技术在承压含水层上方地层破裂带演化规律

煤矿开采造成的干扰会导致地层的运动和破坏。底板内因采矿而引起的裂缝可能传播到受限的含水层，从而造成水灾。在这项研究中，我们建议在密闭含水层上方使用带状开采和回填置换开采来研究底板的破坏深度。该问题简化为半平面物体上的分布式力模型。首先，计算带钢开采过程中底板的应力扰动，并将结果与​​冯·米塞斯屈服准则结合起来。然后，研究了更换剩余煤柱后地板的破坏情况。结果表明，带状采煤工作面和煤柱的宽度在影响底板破坏深度方面起着重要作用：宽度越大，故障深度越大。根据参数研究结果，采煤工作面和保留煤柱宽度为20 m足以防止发生突水事故。更换剩余的煤柱后，底板岩体的破坏面积增加，但最大破坏深度保持不变。最后，我们在布村煤矿采用了现场测量技术，以监测底板的剪切和垂直应变。将收集的数据与从建议的理论模型获得的预测结果进行比较。在监测和计算结果之间找到了很好的一致性，证明了所提方法的有效性。采煤工作面和保留煤柱宽度为20 m，足以防止发生突水事故。更换剩余的煤柱后，底板岩体的破坏面积增加，但最大破坏深度保持不变。最后，我们在布村煤矿采用了现场测量技术，以监测底板的剪切和垂直应变。将收集的数据与从建议的理论模型获得的预测结果进行比较。在监测和计算结果之间找到了很好的一致性，证明了所提方法的有效性。采煤工作面和保留煤柱宽度为20 m，足以防止发生突水事故。更换剩余的煤柱后，底板岩体的破坏面积增加，但最大破坏深度保持不变。最后，我们在布村煤矿采用了现场测量技术，以监测底板的剪切和垂直应变。将收集的数据与从建议的理论模型获得的预测结果进行比较。在监测和计算结果之间找到了很好的一致性，证明了所提方法的有效性。我们在布村煤矿采用了现场测量技术，以监测底板的剪切和垂直应变。将收集的数据与从建议的理论模型获得的预测结果进行比较。在监测和计算结果之间找到了很好的一致性，证明了所提方法的有效性。我们在布村煤矿采用了现场测量技术，以监测底板的剪切和垂直应变。将收集的数据与从建议的理论模型获得的预测结果进行比较。在监测和计算结果之间找到了很好的一致性，证明了所提方法的有效性。