晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究.pdf

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1、焦作工学院学报（自然科学版），第19卷，第2期，2000年3月JOurnalOfJiaOzuOInstituteOftechnOlOgy（Naturalscience），VOl.19，NO.2，Mar.2000晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究李化敏1，顾明1，周英1，晋新林2，车银堆2，姬财柱3（1.焦作工学院资源与材料工程系，河南焦作454000；2.晋城矿务局古书院矿，山西晋城048000；3.义马煤业集团常村矿，河南义马472300）摘要：结合具体条件进行了巷旁充填支护参数设计，在矿压观测基础上

2、，分析了留巷围岩变形及充填体载荷特征，把高水速凝充填材料沿空留巷与炮掘及综掘成巷方法进行经济对比，结果表明，该留巷方法有明显技术和经济优势，在晋城矿区9号煤中有很好推广应用价值.关键词：沿空留巷；高水充填；支护设计中图分类号：tD823.4+7文献标识码：A文章编号：1007!7332（2000）02!0090!040引言晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究在古书院矿91306工作面风巷进行，工作面覆盖层厚120"160m.工作面长150.6m，走向长1389.7m.9号煤层厚度为1.2"1.6m，平均厚

3、度为1.35m；煤层倾角4左右，局部12；煤的普氏系数为1.1"3.8；容重为1.5t／m3；9号煤老顶为砂质泥岩，厚度为3.4m，直接顶为K灰岩，厚度为0.6m，直接底砂质泥岩厚度为1.0m，质软不稳定，遇水易4膨胀；老底为K灰岩，厚度为0.9m，质密坚硬.工作面风巷为矩形，巷道高度为2.4m，宽度为33.2m，断面积为7.68m2；巷道为全锚支护，顶板为管缝式锚杆，长度为1.6m，间排距为700mmX700mm，两帮为木锚杆，长度为1.6m，间距为700mm，排距为800mm.1巷旁充填支护设计

4、留巷方式选用高水速凝材料井下泵送充填技术构筑沿空护巷带.高水充填材料具有凝固速度快（5"30min初凝），早期强度高（1h强度为0.5"1.0Mpa），增阻速度快（24h强度为3.0Mpa），充填体受压破坏后具有较高的残余强度和良好的“恒阻”特性，且泵送性能好，能实现机械化连续作业，劳动强度低，是现代化矿井先进的留巷方法.工作面风巷为矩形巷道，所以，巷旁充填体形状仍以矩形为宜.巷旁充填体设计参数主要有充填宽度、充填体长度和高度.充填体宽度主要取决于围岩平衡所要求的支护阻力、充填体强度、稳定性及充填成

5、本.若充填宽度小，则支护阻力低，稳定性差，不能满足支护顶板的要求，若充填宽度大，则支护阻力过高造成浪费，增加成本.确定合理支护阻力的原则是满足巷旁充填支护阻力并使宽度满足稳定性要求.其方法主要根据理论计算和工程类比.留巷支护抗力理论计算公式［1］为（n-1）（2n-1）h22R2nrh2tan!1［a+（n-1）htan!］rhlthP=［a+（n-1）ahtan!+］+n+2a6a6a式中：P—巷旁充填体支护阻力，kN／m；a—巷道维护宽度，m；n—总垮落层数；r—1"n层的岩层平均容重，kN／m

6、3；收稿日期：2000!01!17基金项目：晋城矿区9号煤沿空留巷技术，山西省难题招标项目.作者简介：李化敏（1957!），男，河南镇平人，副教授，主要从事采矿工程的教学与科研.第2期李化敏等：晋城矿区9号煤沿空留巷试验研究91h—切顶岩层的分层厚度，m；!—切顶岩层垮落角的余角；ln—第n层垮落顶板岩块长度，m；Rt—第n层岩层的抗拉强度，kPa.根据91306工作面风巷具体地质条件，并考虑到安全性要求和简化计算，选取顶板平均分层厚度3h=0.8m，n=8，!=45，ln=5m，r=25kN／m，

7、Rt=5>10kPa，a=4.2m.代入公式可得：P=1358kN／m.根据计算结果及经验类比（巷旁充填带宽度一般为充填高度的0.6!0.9倍），取巷旁充填宽度B为1.0m.所选高水充填材料一天的强度为3.0MPa，即充填体阻力不低于3000kN／m，可见，能满足巷旁支护的要求，且有足够的安全储备.91306工作面割煤循环进度为0.6m，取每次充填长度为1.8m，取平均充填高度为1.9m（考虑采煤机卧底量约0.45m），实际充填高度等于被充填空间的高度.2留巷矿压显现特征为了评价留巷效果，掌握留巷矿

8、压显现规律，总结经验，为今后进一步推广提供科学依据，并为留巷质量控制提供反馈信息，在留巷过程中布置了围岩变形及载荷观测站，主要观测巷道顶底板、两帮移近速度及移近量、巷道顶板倾斜度、充填体载荷等.（1）顶底板相对移近量及移近速度.如图1所示，在工作面前方，巷道围岩移近量接近于零，巷道虽受超前支承压力的影响，但由于两帮煤质坚硬、顶板完整，巷道周边所受应力尚未达到围岩破坏的最小应力值，围岩变形仍处于弹性阶段，这对工作面后方控制留巷围岩稳定性有积极作用.在工作面后方，随着煤层