充填采矿矿压显现与岩层移动规律研究

《充填采矿矿压显现与岩层移动规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、充填采矿矿压显现与岩层移动规律研究：当前，全国“三下”压煤问题突出，解决村庄压煤问题十分紧迫。冀中能源峰峰集团通顺矿业公司通过开展矸石似膏体充填不迁村开采保护煤柱的研究与试验，为探索解放村庄等煤柱的技术找到了新途径。　　关键词：充填开采矿压显现岩层移动保护煤柱规律　　　　冀中能源峰峰集团所在的峰峰矿区有130多年开采历史，“三下”压煤量大面广，严重制约矿井生产接续。如何解放村庄压煤是一个十分重要、又迫切需要解决的难题。峰峰集团通顺矿业公司开展的矸石似膏体充填不迁村开采金村和工业广场附近保护煤柱的研究与试验，为探索解放村庄等煤柱找到了一条新途径。　　1项目研究内容　　1.1充填法

2、采矿顶底板岩层力学性质演化规律研究　　针对峰峰公司矿区煤炭赋存的条件，进行充填法采矿时顶底板岩层力学性质演化规律研究，研究直接顶、老顶、直接底、老底在充填法管理采空区后力学性质的演化规律，为弄清充填法采矿矿压控制与岩层移动规律提供理论支持。　　1.2充填法采矿充填料力学及变形特性研究　　系统研究充填法采矿的力学性质及变形规律，研究充填料的密实性、碎胀性、强度及充填后变形特性，弄清所用充填材料的性质，为研究充填后采空区顶底板演化规律提供依据。　　1.3充填法采矿矿山压力显现以及上覆岩层移动规律研究　　系统研究充填法采空后采空区矿山压力及岩层的移动规律、采煤工作面矿压显现及煤壁变形

3、移动规律，弄清充填法采矿的矿山压力及岩层的移动规律及对采煤工作面煤壁产生的影响。　　1.4充填法采矿对底板影响范围及程度研究　　系统研究充填法采矿对底板影响范围及程度，研究充填法采矿底板内应力场演化、变形及内部结构变化程度及范围，弄清相应的规律。为制定充填法采矿制定合理的底板管理措施提供理论支持。　　2主要研究成果　　2.1充填材料配比优化　　对峰峰集团所在地附近的充填材料的进行了详细的调查、取样。根据现场充填过程中发现的问题，对充填料进行了优化研究，优化后的充填料配比如下：　　骨料为陶矸或细粒新鲜煤矸石，粒径介于5~10mm；　　水泥：粉煤灰：煤矸石=1：4：15；　　质量浓

4、度为72～75%；　　复合减水剂添加量为1.0-1.5%（水泥与粉煤灰质量和的百分比）；7d充填体强度应不低于0.7Mpa。　　优化后的充填料特点：　　①提高了充填体的强度。充填体强度从优化前的9.9MPa提高到17.3MPa。　　②提高了充填过程的顺畅性，减少了堵塞管路的次数。降低阻塞管路次数为原来的三分之一。　　③节约了充填成本和需水量。充填成本从54.15元/t减少到的47.2元/t。　　④满足了前进式开采通风要求。优化后的充填体极大的降低了充填区域的漏风量，满足了前进式通风的要求。　　⑤降低了地表沉陷量。从优化前的最大120mm降低到现在的最大68mm。　　2.2充填开

5、采岩层移动规律　　为了获得顶板岩层移动规律，通顺矿业公司在工作面顶板的不同部位采取深孔、浅孔布置离层仪法进行顶板移动规律监测，其中深孔孔深7.0m，浅孔孔深3.0m。　　充填采矿直接顶岩层移动规律较简单。随着充填采矿的推移，直接顶岩层移动呈先较快增加，达到一定量后基本保持不变；而处于稳定后充填体、充填体、煤岩体构成的稳定承载结构支撑的充填体顶板直接顶下沉量变化较小，下沉量呈先急剧增加，后迅速减小，而后保持恒定规律，充填越久的区域，直接顶离层量越小。采空区顶板老顶运移情况呈现先缓慢增加、又有小幅降低、再基本保持恒定值不变的规律。由充填体单独承载顶板压力的区域老顶变形较大，而处于稳

6、定后充填体、煤岩体构成的稳定承载结构支撑的充填体顶板老顶下沉量变化很小，基本保持恒定不变规律。充填采矿时，矿山压力对于采掘空间部分的顶板作用明显转移到由充填体、采掘空间煤岩体形成的稳定支撑体系上，顶板受到的采动影响明显小于传统的垮落式采煤方法。采用充填法采矿时，顶板岩层移动没有明显的“上三带”分布，即垮落带、裂缝带、弯曲下沉带。直接顶最大下沉量为25mm，下沉量主要由充填欠顶量、充填体密实压缩量和充填体承载后压缩量组成，且随着充填后时间的延长呈下降趋势，说明顶板岩层整体移动变形量较小；老顶和直接顶最大下沉量之差约为20mm，没有老顶直接顶离层。沿工作面推进方向上存在不明显的“三

7、区”分布，即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区，但明显比采用垮落法“三区”区分小的多。在概况开采条件下，煤壁前方塑性区宽度10.3m，底板最大破坏深度为6.05m。巷道围岩变形在时间上表现为：处于沿空留巷侧的充填稳定区域之内的巷道围岩变形规律呈先增加、达到一定水平不变化的趋势，且总的位移量较小，不大于50mm；处于沿空留巷侧的充填稳定区域与采煤工作面之间巷道围岩运移规律呈现缓慢增加且增速很小趋势；溜子道侧的充填稳定区域巷道围岩移动量很小，几乎为0；沿空留巷侧的采动影响区内巷道围岩变形量比较急