大倾角中厚煤层沿空留巷充填体合理宽度确定研究.pdf

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1、能源技术与管理2014年第39卷第5期54EnergyTechnologyandManagementVol_39No．5doi：10．39690．issn．1672-9943．2014．05．021大倾角中厚煤层沿空留巷充填体合理宽度确定研究徐成海(徐州市安全生产监督管理局，江苏徐州221018)[摘要]在大倾角中厚煤层的沿空留巷充填体强度及尺寸研究过程中，根据高水胶结材料、矸石与水按照一定配比后凝固的抗压强度，采用英国威特克的“分离岩块法”理论研究支护体结构的安全系数，同时应用数值模拟通过对不同充填体宽度

2、进行分析，确定充填体塑性区、剪切破坏范围及巷道变形值。最终结合某矿3206工作面地质条件，确定了合理的充填体宽度。在工作面推过之后，充填体达到基本完整、巷道围岩变形量较小、能够有效支撑起顶板、实现沿空留巷的目的，提高煤炭资源回采率的同时降低了巷道掘进率，实现了矿井的可持续发展。[关键词]高水胶结材料；沿空留巷；充填体宽度；塑性区；剪切破坏；巷道变形值[中图分类号]TD353~．7[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2014)05—00543料配以矸石作为巷旁充填材料。该充填工艺是将0引言高水胶结

3、材料、矸石和水按一定比例混合制成浆随着矿井储量的逐渐减少，煤炭资源枯竭与液后，采用注浆泵通过管道输送至充填袋的一种经济发展的矛盾日益突出，有效地置换出保护煤沿空留巷技术。该充填材料具有高水、速凝、快硬、柱，对延长矿井寿命、促进煤炭工业的健康发展具早强的特点，它以充填袋来固定成形的方式进行有重要意义。沿空留巷逐渐成为解放保护煤柱的充填，便于充填体充分接顶。主要方法之一，如何确定合理的沿空留巷充填体高水胶结充填材料配比及在实验室条件下测是技术的关键。得的性能指标平均值，如表1、2所示。表1高水胶结充填材料配比1

4、工作面概况某矿3206工作面位于3煤层，走向长壁布置。埋深940m左右，煤层平均厚度3．5m，煤层倾角在23。一39。之间，平均31。。可采指数为l，变异表2试块单向抗压强度系数24．72％，煤层结构简单、稳定。直接顶厚平均1．3m，主要是灰色、深灰色、灰黑色的泥岩；老顶平均厚5．2m，灰色、质硬的粉砂岩为主；直接底平均厚1．3m，主要是灰黑色泥岩，老底平均厚8m，灰色、浅灰色细沙岩为主。本次实施沿空留巷拟采3充填体宽度设计用高水胶结材料口、矸石与水按照一定的配比制成浆体，采用注浆泵通过管道输送至充填作业点

5、。3．1支护体载荷计算通过确定合理的充填体宽度，合理地实施沿空留计算高水材料支护体载荷采用英国威特克的巷，能够提高煤炭采出率，降低万t掘进率，缓解“分离岩块法”，该方法的理论依据是沿空巷道和接续紧张的局面。支护体上方一定范围内分离岩块的质量构成了支护体载荷]。该理论计算方法认为，巷旁支护带2充填材料选择处于未采动煤体的高压力区和冒落矸石之间，是现有的沿空留巷充填材料有许多种，矸石充一个降压区，岩块一边的采空区提供一个主要自填、膏体充填、超高水充填等]。本次设计根据由面，因岩块呈层状，可能在一定高度日上产生3

6、206工作面的实际情况，从充填体接顶效果、充离层，导致岩块沿煤体以角断裂，进入完全自由填体强度、前期投资等方面考虑，采用高水胶结材状态，成为支护体的载荷。能源技术与管理2014年第39卷第5期56EnergyTechnologyandManagementV01．39No．5填体上部区域(大致仍白右上至左下)，大致呈现5m充填体实现沿空留巷，充填体能够接顶，并产“压剪”破坏特征；留巷围岩变形明显，顶板最大下生足够的强度支撑顶板。在沿空留巷过程中，充填沉量达到0．73m，底鼓量0．32m。充填体内斜对角体完整性

7、较好，巷道围岩基本保持稳定。线区域剪应变均较大，易发生剪切破坏，且右上区[参考文献]域剪应变值比左下区域大，剪切破坏从右上区域[1]张国玉，于相坤，安伯超．高强快硬膨胀接顶新型充填即采空区侧与顶板接触段开始，向左下区域发展。材料的研究及应用[J]．山东煤炭科技，2013(4)：21—22．另外，与充填体强度为5m时剪应变分布图相比，[2]刘福广，张国玉，安伯超，等．粉煤灰高水固话充填技剪应变最大区域相对上移，易破坏区域增大。术的研究与实践[J]．中国煤炭，2012(12)：104—107．(3)充填体宽度为

8、3m。充填体宽度为3m[3]冯光明，孙春东，王成真，等．超高水材料采空区充填时，塑性破坏仍主要以剪破坏为主，在两帮则以拉方法研究[J]．煤炭学报，2010，35(12)1963—1968．[4]周金城．柔性模板泵注混凝土在沿空留巷支护技术的应力为主。整个充填体均已破坏。留巷围岩变形剧应用[J]．煤矿支护，2010(4)：1-5．烈，顶板最大下沉量达到0．89m，底鼓量0．35m。[5]胡炳南，郭爱国．矸石充填材料