朱庄煤矿大断面沿空留巷技术研究.pdf

《朱庄煤矿大断面沿空留巷技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、能源技术与管理2013年第38卷第6期58EnergyTechnologyandManagementVol_38No．6doi：10．3969／j．issn1672—9943．2013．06．024朱庄煤矿大断面沿空留巷技术研究谢传博，刘磊，杨明(淮北矿业集团，安徽淮北235006)[摘要]为确定大断面沿空留巷充填体参数留设与充填工艺系统，采用理论分析与数值计算相结合的方法，得到了大断面沿空留巷充填体合理宽度约1．8m；数值模拟对比分析了充填体在不同宽度与强度条件下，沿空留巷围岩塑性区的发展及变形特征，确定了充填体合理宽度及强度分别为1．8m与2

2、5MPa，保证了该条件下大断面沿空留巷的成功。[关键词]大断面；沿空留巷；充填体宽度；充填体强度；充填工艺[中图分类号]TD32[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2013)06_O058_O3采用锚杆一钢带一金属网一锚索联合支护能够满足0引言要求，如图1所示。沿空留巷无煤柱开采技术是在采煤工作面回采推进的同时，沿采空区边缘构筑高强支护体将回采巷道保留下来，形成沿空留设巷道⋯。在我国沿空留巷技术长期得到重视，但其应用效果要取决于留巷的围岩条件，特别是顶板稳定性的影响，而且过高的材料成本也制约了其应用推广。在淮北矿业集团朱庄煤矿综采工作

3、面开展大断面沿空留巷技术研究，需要解决充填体的合理留设宽度、充填材料强度以及充填工艺等关键技术问题，为朱庄煤矿煤层沿空留巷的成功提供保障[2]。1工作面概况淮北矿业集团朱庄煤矿某工作面走向长度图1回风大断面巷道1430m，面长168II1，回风巷为沿空留设巷道。工2理论分析作面所掘为6煤层，属二叠系下统山西组，煤层结构简单，煤层厚0．84～2．0m，平均厚1．5m，煤层不考虑实体煤侧支撑作用及垮断岩层破断角倾角5。～12。。煤层直接顶为灰～浅灰色层状中的影响，得到沿空留巷巷旁支护阻力的简化计算细粒砂岩，层理明显，厚18～20m；往上为深灰色模型如

4、图2所示。砂质泥岩或泥岩，厚2O一30m。直接底为黑色砂质泥岩，厚2．0～3．0m，往下为灰黑色薄层状粉砂岩，中间夹有泥岩，层理明显，厚16．018．0m。顶底板岩石力学性质如表1所示。表1顶底板岩石力学性质图2沿空留巷结构模型由图2可得到巷旁充填体所需支护阻力为：P=k[hET+(。+c+d)]工作面回风巷为矩形断面，顶板完整性较好，2013年12月Feb．，2013谢传博，等朱庄煤矿大断面沿空留巷技术研究59随着工作面的推进，充填体宽度不同情况下，其中等ln鬻距离工作面煤壁不同位置处，沿空留巷顶底板相一±—对移近量及留设巷道两帮水平相对移近量

5、变化如1-sin∞图3所示。式中：尸为巷旁充填体支护阻力，N；k为应力集中系数；为直接顶厚度，m；为直接顶岩层容重，N／m。；为基本顶厚度，m；'yE为基本顶岩层容重，N／m；一为周期来压步距，m；d为巷旁充填体宽度，m；c为巷道宽度，m；x。为实体煤极限平衡区宽度，m；为煤层开采厚度，m；C为煤的粘结力，Ni厂为煤层内摩擦系数；为摩擦角，(。)；为应力集中系数；为煤层埋深，m；y为覆岩容(a)留巷顶底板相对移近量重，N／m。皇6O充填体宽度选取1．2m，1．5rn，1．8m时，由上皿斑】j式计算可以得到不同充填体宽度条件下的支护阻器4o力及强度

6、特征，如表2所示。2O表2充填体支护阻力与强度*0衄l02【】304050607080工作面推进距离，In(b)留巷水平相对移近量图3充填体宽度不同时围岩变形情况由此可见，若仅采用充填体作为沿空留巷巷由图3(a)可以看出，在距离工作面煤壁0～旁支护体，6煤层工作面充填体宽度至少应达到30m的范围内，沿空留巷内的顶底板相对移近量1．8m，才能满足合理支护要求。变化相对缓和，位移量增长速率较低；在距离煤壁30～40m范围内顶底板移近量增长速率较高；而3充填体数值分析距离煤壁超过40m时，顶底板移近量随距煤壁距3．1充填体宽度数值分析离的增加仍有所增加

7、，但增长速率相对较低。根据朱庄煤矿某工作面实际地质和开采条由图3(b)可知，在距离工作面煤壁0～30m件，建立沿空留巷数值模拟计算模型。模型尺寸为的范围内，巷道水平相对移近量均匀变化，位移增90mxl00mx50m，其中，垂直于煤层推进方向为长速率基本保持不变；在距离煤壁30～40m范围90m，沿煤层推进方向为100m，竖直方向为50m，内，巷道基本不产生水平位移；当距离煤壁超过模型边界处留设一定的边界影响区。40m范围时，巷道水平相对移近量虽有所增加，在充填材料及其性质确定的情况下，为确定但增长速率有所降低；同样说明充填体覆岩约在合理的充填体宽

8、度，这里以充填体强度25MPa距煤壁30m的位置，充填体覆岩顶板活动量有为例，分析充填体留设宽度对围岩变形的影响。所增加，并且基本顶岩层