石永奎无煤柱开采技术报告20100703哈尔滨

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1、煤矿无煤柱开采关键技术山东科技大学采矿工程研究院山东矿业学院矿山压力研究所山东科技大学采矿工程研究院继承传统容故纳新理论创新技术集成产学研结合专家支持团队现场实施团队目录无煤柱开采的概念无煤柱开采的意义沿空掘巷的位置与时间沿空留巷适应性分析预留变形巷旁充填沿空留巷技术“特殊开采”充填技术案例无煤柱开采概念无煤柱开采技术区段平巷无煤柱“特殊开采”无煤柱沿空掘巷沿空留巷采空区全充填条带充填其他无煤柱回风大巷采空区区段小煤柱轨道顺槽沿空送巷回风大巷采空区巷旁充填体轨道顺槽沿空送巷回风大巷水平大巷采空区沿空留巷轨道顺槽工作面巷旁充填采空区全充填抛矸充填似膏体充填高水材料充填建

2、筑垃圾充填采空区条带充填采空区条带充填无煤柱开采意义无煤柱开采技术区段平巷无煤柱“特殊开采”无煤柱冲击地压瓦斯煤尘突出煤柱发火资源回收率采空区瓦斯抽放采掘关系资源回收率水资源流失绿色开采地表环境破坏承压开采水体下开采沿空掘巷的位置与时间沿空留巷巷旁充填沿空掘巷小煤柱护巷沿空掘巷大煤柱护巷外应力场掘巷原始应力场掘巷采空区矸石s0沿空送巷的位置沿空送巷的时间相对稳定阶段相对显著运动阶段覆岩稳定阶段老顶(基本顶)岩梁触矸是在内应力场中送巷受力和维护状况比沿空留巷优越的先决条件。若掘巷时基本顶岩梁尚未触矸，即掘巷滞后回采工作面的距离过短，则在内应力场中送巷的受力和变形就与留巷

3、差别不大了。可见，送巷的位置由内应力场的范围决定，送巷的时间由基本顶运动的发展过程决定。回风大巷采空区区段煤柱轨道顺槽沿空送巷滞后距离L0回风大巷采空区轨道顺槽相向推进回风大巷采空区轨道顺槽`提前掘进沿空留巷适应性分析沿空留巷成功的关键技术之一是留巷的稳定性，即在地应力和采动引起的动态支承压力的作用下，所留巷道的围岩（包括顶板、底板、一侧煤体和一侧巷旁充填体）基本保持稳定，总体变形量有限且在允许的范围内，巷道形状和断面积满足工作面通风、运输和行人的基本要求。沿空留巷围岩稳定是在地应力和采动支承压力的共同作用下，巷道围岩结构（强度）与巷道支护体互相作用，最终达到力学平衡

4、的结果。因此，沿空留巷围岩稳定性是由：(1)应力环境（地应力和采动支承压力）(2)围岩结构(3)巷道支护体三者组成的一个力学系统的平衡状态决定的。其中，地应力是由煤层埋藏深度和构造运动决定的；采动支承压力是由覆岩结构及工作面采动参数决定的；围岩结构是由煤层所处的层位及其沉积环境决定的；而巷道支护体的形式和强度是由目前的技术水平决定的。深部矿井开采过程中，很多矿区进行了沿空留巷工程试验，既有成功的经验，也有失败的教训。大量的案例证明：在深部矿井开采中，并不是所有的矿井地质与采动条件都适合于沿空留巷，也就是说:沿空留巷技术的应用是有条件的。因此，对沿空留巷的围岩稳定性进行

5、分类；确定适宜进行沿空留巷的地质条件；研究一种（几种）适应沿空留巷覆岩运动特点的留巷工艺；是保证在全国范围内推广沿空留巷成功的必要途径。沿空留巷围岩结构的主要特点是：（1）巷道顶板、底板和一侧煤体经历了本工作面采动形成的动态支承压力影响，整体强度降低；（2）沿本工作面侧的巷帮为人工充填体。因此，应在研究不同地应力场和采动支承压力场动态耦合规律的基础上，分别对巷道顶板、底板、煤体和巷旁充填体的结构稳定性进行分析，以围岩变形量为控制指标，对沿空留巷的整体稳定性进行评价和分类。沿空留巷稳定性分类类别稳定性程度顶板底板煤层坚固系数f节理层理直接顶初次垮落平均步距(m)顶底板岩

6、石类型(MPa)岩石类型(MPa)移近率(%)移近量(mm)Ⅰ非常稳定砂岩石灰岩泥页岩68～120平均96.5砂岩粉砂岩砂质泥岩20～90中硬以上1.5～4.02.58不发育25<3<40Ⅱ稳定砂页岩砂质泥岩22.4～78平均49.7砂页岩砂质泥岩泥岩15～55中硬1.25～2.7平均1.88不太发育155～10Ⅲ中等稳定页岩砂页岩10～110平均45.8页岩砂页岩10～110中硬0.7～2.5平均1.38中等发育1010～20>200Ⅳ不稳定粉砂岩砂质泥岩页岩22～78平均55.2粉砂岩砂质泥岩页岩12.4～55中硬0.7-3.0平均1.88发育1220～35Ⅴ极不

7、稳定泥岩页岩25～29平均34,7泥岩页岩9～35平均1.0软弱0.8～1.25平均1.0发育10>35预留变形巷旁充填技术预留变形量巷旁充填风囊阻风（瓦斯）单体液压支柱切顶后方卧底扩巷预留变形巷旁充填技术在深部矿井，由于地应力高，围岩强度呈现“高应力软岩”特征，区段平巷在第一个工作面超前支承压力的作用下往往会产生很大的变形甚至破坏。在第一个工作面后方侧向老顶岩梁回转下沉过程中，在老顶岩梁及直接顶岩层的共同作用下，沿空留巷承受的压力急剧增大，留巷变形剧烈，表现为底板鼓起和充填体被压坏等现象，不能满足下一个工作面回采时的通风、设备运输及行人的要求。因此