薄煤层充填开采条件下沿空留巷技术论文
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煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究【摘要】煤矿开采中沿空留巷技术是一种重要的采矿技术,本文对其应用进行了深入研究。
首先介绍了沿空留巷技术的基本原理,其优势包括减少安全隐患、提高采矿效率等。
通过实际案例分析,展示了沿空留巷技术在煤矿开采中的应用价值和效果。
随后讨论了该技术的改进与发展,探讨了提高煤矿开采效率和安全性方面的作用。
最后总结指出,沿空留巷技术在煤矿开采中具有广阔的应用前景和重要性,但也存在一定的局限性。
综合考虑其优势和局限性,可更好地指导和促进煤矿开采工作的发展。
【关键词】煤矿开采、沿空留巷技术、应用研究、基本原理、优势、应用案例、改进、发展、效率、安全性、应用前景、重要性、优势、局限性。
1. 引言1.1 煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究通过对沿空留巷技术的基本原理进行研究和探讨,可以更好地理解该技术在煤矿开采中的应用价值。
沿空留巷技术的优势主要体现在提高采煤效率、减少煤矿安全隐患、保护地表和地下水资源等方面。
结合实际案例,可以更具体地展示沿空留巷技术在煤矿开采中的实际应用效果和效益。
随着技术的不断改进和发展,沿空留巷技术在煤矿开采中的作用也会不断提升。
通过总结沿空留巷技术的优势和局限性,可以进一步明确该技术在未来的应用前景和发展方向,为煤矿开采的持续健康发展提供重要参考和支持。
2. 正文2.1 沿空留巷技术的基本原理煤矿开采中沿空留巷技术的基本原理是在煤矿开采过程中,根据煤层岩层特性和地质条件,通过在煤巷顶部或底部留置一定宽度的空间,形成一个沿矿床延伸的巷道。
沿空留巷技术的基本原理主要包括以下几个方面:1. 地质条件分析:在开采前对矿层地质条件进行详细分析,包括煤层的倾斜、断裂、岩性、构造等情况。
根据地质条件确定沿空留巷的位置、宽度和长度。
2. 巷道支护设计:根据煤层围岩的情况和巷道的长度、宽度等参数进行支护设计,采用合适的支护材料和技术,确保巷道稳定性和安全性。
3. 巷道开挖施工:根据设计要求和地质条件,采用合适的开挖方法和设备,进行巷道的开挖施工工作。
煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究一、沿空留巷技术的基本原理沿空留巷技术是指在煤层开采过程中,挖掘越空巷道留下一定厚度的覆岩,以保证巷道避让的煤柱和下部抽采的煤柱之间有一定的覆岩层厚度,达到确保安全和高效开采的技术。
沿空留巷技术的基本原理主要包括以下几点:1.保障安全:留巷技术可以有效地保证留巷和开采空间之间有足够的覆岩层,从而保障矿井开采过程中的安全。
2.提高煤炭回收率:通过留巷技术可以最大限度地提高煤炭的回收率,减少矿井的损失。
3.减少瓦斯爆炸事故:沿空留巷技术可以减少煤与瓦斯爆炸的危险,提高矿井的安全性。
4.提高开采效率:留巷技术可以增加矿井的开采空间,提高煤炭的开采效率。
二、沿空留巷技术的应用现状目前,沿空留巷技术在中国的煤矿开采中得到了广泛的应用,特别是在深部、超深部煤矿开采中。
以大庆煤田、黄河煤田、鄂尔多斯煤田、韩城煤田等为代表的煤矿,都采用了沿空留巷技术,取得了显著的效果。
在实际应用中,沿空留巷技术主要包括以下几个方面的内容:1.根据煤层地质条件和矿井布置,确定留巷的位置和尺寸,确保留巷的安全性和稳定性。
2.利用先进的采矿设备和技术手段,实施留巷工程,确保留巷的质量和进度。
3.根据矿井的生产情况和瓦斯涌出规律,对留巷工程进行定期检测和维护,防止瓦斯事故的发生。
通过以上的应用实例可以看出,沿空留巷技术在我国的煤矿开采中得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。
在提高矿井的安全性和生产效率方面发挥了积极的作用。
三、沿空留巷技术的发展趋势随着煤矿开采技术的不断发展和完善,沿空留巷技术也在不断演进和改进。
未来,沿空留巷技术的发展趋势主要包括以下几个方面:1.应用范围扩大:随着煤矿开采的深入和超深部煤矿的开发,沿空留巷技术将会在更大范围内得到应用,以满足煤矿开采的需求。
2.技术手段创新:随着采矿设备和技术的不断创新,沿空留巷技术将会实现自动化和智能化,提高留巷工程的效率和质量。
3.安全管理提升:未来,沿空留巷技术在矿井安全管理中的地位将会更加凸显,成为保障矿井安全的重要手段。
薄煤层综采工作面沿空留巷研究及应用【摘要】孙营岔一矿4-3煤属薄煤层软底硬顶,我们开展了沿空留巷技术的研究。
通过实践,实现了薄煤层矿井的高产高效,降低万吨掘进率、缓解接续紧张的局面、提高薄煤层矿井的效益,在薄煤层开采中具有重要的现实意义。
【关键词】薄煤层综采;沿空留巷;支护方式1 引文孙营岔一矿4-3煤赋存浅,煤层稳定,煤厚平均为1.22m,倾角1°-2 °矿井地质构造和水文地质条件均较简单,断层少,矿山压力小,煤质好,发热量高,平均在6000大卡以上,但矿井效益低。
为提高资源回收率,实现薄煤层矿井的高产高效,提高掘进速度、缓解接续紧张的局面、提高薄煤层矿井的效益,我们开展沿空留巷技术的研究,取得了一定的成果。
2 孙营岔一矿地质概况矿井为薄煤层矿井,16煤层赋存稳定,煤厚平均为1.25m,倾角5°-9°,结构较简单,矿井地质构造、水文地质条件复杂。
16煤层位于石炭系太原组下部。
煤厚1.02~1.48 m,平均1.25 m,煤层厚度变化较小,结构较简单,一般含一层夹矸,厚度0.03~0.23 m,夹矸为泥岩、粘土岩、局部含黄铁矿结核。
煤层全区可采,属稳定煤层。
431031工作面地质情况:431031工作面开采的是4-3煤,煤厚1.00~1.35 m,平均1.25 m,厚度变化较小,结构较简单,局部含黄铁矿结核。
16煤直接顶板为十下灰岩,厚4.9m。
底板以泥岩为主,厚4.5m。
431031工作面材料巷共揭露断层5条,其中有一处断层带,落差0.5-2.5m,倾角相对较为平缓0-5°,局部区段12°,顶板较稳定,总体是硬顶软底型煤层。
沿空留巷设计原理分析:4-3煤砂顶板具有较强的刚性,往往呈现出较大范围的悬顶而不冒落。
因此,将老空侧悬顶部分有效切下,形成悬臂梁,降低留巷压力是沿空留巷的支护技术的一个关键点;在形成悬臂梁下进行有效(垛式和锚网梯(带)索联合支护)支护是沿空留巷的支护技术又一关键点。
煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究沿空留巷技术是一种在煤矿开采中常用的采空区管理技术,它是为了保护上覆岩体和地上建筑物的安全而采取的一种措施。
本文将通过对其原理、应用和研究展开探讨,以期更好地理解该技术的重要性和优势。
沿空留巷技术的原理是在采空区的上方挖掘一些空留巷道,来分散和缓冲采出煤柱与上覆岩体之间的应力,并起到支护和控制岩体起落的作用。
其核心思想是通过控制和改变岩石的力学行为,减小露天采矿引起的地表沉降,以保护地下设施和地上建筑物的安全。
沿空留巷技术的应用主要体现在以下几个方面:沿空留巷技术可以有效地防止采空区的坍塌和垮塌,保证矿井的安全开采。
在煤矿开采过程中,地层会发生破裂和变形,采空区也会不断扩大,如果不采取措施来缓冲和分散地层的压力,就可能导致矿井的坍塌和垮塌。
通过开挖沿空留巷,可以在采空区上方形成一个支撑的梁柱结构,有效地分散和缓冲采煤过程中的地应力,从而保证矿井的安全开采。
沿空留巷技术可以减小地表沉降,保护地下设施和地上建筑物的安全。
在露天采矿过程中,采出的煤柱会导致地表的下沉,进而影响地下设施和地上建筑物的安全。
通过开挖沿空留巷,可以减小地表沉降的程度,提高地表的稳定性,从而保护地下设施和地上建筑物的安全。
沿空留巷技术还可以降低煤矿开采对环境的影响。
通过采用沿空留巷技术,可以减少对土地的破坏和污染,减少采空区对地下水和地表水的影响,并减少矿井排放对大气环境的污染,从而减少煤矿开采对环境的破坏。
针对沿空留巷技术的应用,目前有许多研究正在进行中。
研究人员通过对不同地质条件下的沿空留巷进行模拟和实验,探索不同结构参数对采空区稳定性的影响规律,进一步优化沿空留巷的设计和施工方法。
还有研究关注沿空留巷技术与其他采煤技术的结合应用,以进一步提高矿井的开采效率和安全性。
煤矿开采中沿空留巷技术的应用研究随着我国经济的快速发展,对能源的需求也与日俱增。
作为我国主要的能源资源之一,煤炭在我国的能源结构中占据着重要的地位。
煤矿开采过程中存在着许多技术难题,其中沿空留巷技术就是一项重要的技术手段。
本文将对煤矿开采中沿空留巷技术的应用进行研究,探讨其在煤矿开采中的意义和作用。
一、沿空留巷技术的概念及意义沿空留巷技术是指在煤矿采空区周围开挖一定宽度、一定高度的留巷,以保证采空区周围的松软岩层不发生坍塌,确保煤矿井下工作人员的安全。
通过采取沿空留巷技术,可以有效防止采空区和巷道交界处的破坏,提高煤矿的安全生产水平。
沿空留巷技术的应用具有重要的意义。
一方面,它可以降低煤矿开采带来的地质灾害风险,减少煤矿事故的发生;它可以提高煤矿的开采效率,延长煤矿的寿命,保障我国的能源供应。
沿空留巷技术在煤矿开采中具有非常重要的应用前景和市场需求。
二、沿空留巷技术的应用现状目前,我国煤矿开采中已经广泛应用沿空留巷技术。
在沿空留巷技术的应用中,主要有以下几个方面的进展和应用现状:1. 技术手段不断完善。
随着科技的发展,采用先进的采煤设备和加强支护技术,使得沿空留巷技术的应用更加灵活和高效。
还可以通过避让煤柱、合理布置采空区等手段,进一步提高沿空留巷技术的应用水平。
2. 工程实践不断丰富。
煤矿开采沿空留巷技术的应用经验不断积累,相关的工程实践也在不断丰富和完善。
一些科研院所和煤矿企业通过实地调研和实践验证,为沿空留巷技术的应用提供了宝贵的经验和数据支持。
3. 应用效果持续改善。
通过多年的实践和研究,在沿空留巷技术的应用中,工程建设和安全生产水平得到了显著提高。
煤矿生产中的地质灾害和事故率也得到了有效控制,为煤矿的稳定生产和可持续发展提供了有力保障。
以上方面的进展表明,沿空留巷技术在煤矿开采中已经得到了广泛应用,并且取得了显著的成效。
通过不懈努力和持续改进,沿空留巷技术的应用前景将会更加广阔和美好。
沿空留巷技术在泉上煤矿17煤中的应用(周广建颜志刘跃明)【摘要】介绍了沿空留巷技术在泉上煤矿17102工作面的应用情况,通过现场实际观测和加强支护措施,对于17煤沿空留巷技术获得成功。
不仅沿空留巷取得了成功,而且还能获得较好的经济效益。
【关键词】煤层沿空留巷工作面倾角煤炭1、问题的提出当前泉上煤矿薄煤层开采,工作面采用倾斜长壁对拉面后退式炮采。
巷道掘进采用爆破落煤人工装煤的方式。
泉上煤矿17102工作面开采煤层为太原组17煤层,该工作面范围内17煤层赋存较稳定结构简单,煤层倾角5~13平均煤厚0.77米为可采煤层。
充分考虑相邻采面巷道的可利用性,并为了达到既能提高煤炭回收率、最大限度的减少煤炭丢失,又能够满足安全生产的需要,从2012年4月份回采至今,下材采用无煤柱沿空留巷,取得了良好的效果。
2、工作面概况工作面平均走向长度平均约为700m,倾斜长度162m;地面为杨岗村及耕地,本工作面位于三水平西翼轨道大巷右翼上部,西、北为井田边界,东为未开采区;本工作面采取条带式开采方法,采用“采30m留30m”的方案开采。
下材采用单体支柱配合工字钢以及留巷段采用工字钢棚进行支护。
3、沿空留巷总体设计方案17102工作面上、下面设计为对拉面;下面在初采时实行条带式开采;下面所采之处全部采取无煤柱沿空留巷(利用11#扶工字钢棚进行支护),其所留巷道作为下一个面的材料道用。
为确保所扶工字钢棚支撑强度,在超前扶棚支护20米的同时,滞后30米范围内每棚采用两棵单体液压支柱加强支护(靠老塘侧距牙壳10cm和90cm处分别用一棵单体加强支护,并穿“铁鞋”。
留巷扶棚规格:留巷工字钢棚,棚距0.8米;下棚巷道高度2.0米,棚梁长2.0米,梁牙壳内径1.7米,靠上、下帮侧距梁头0.15米,棚腿长2.2米;扎角不低于0.40米。
棚顶用木枇接顶不少于4处,用木对楔刹紧,严禁用双楔;木枇要与钢梁横用,形成交叉,棚与棚之间用撑棍连锁。
薄煤层及中厚煤层沿空留巷的关键工艺技术摘要:为提高煤炭回收率、降低开采成本。
以“110工法”沿空留巷技术为基础,探索升级“新型留巷技术”,旨在将采掘有机统一,变被动“支”为主动“切”与“支”,变传统“一面双巷”为“一面单巷”,取消区段煤柱,实现无煤柱开采,使矿山压力变害为利。
我矿针对薄煤层及中厚煤层特性,通过“支护、切顶、封堵”等措施,确保留巷顶板拉的住、预裂爆破切的开、采空区封的严护的住,实现巷道重复利用。
关键词:“110工法”、“一面双巷”、“一面单巷”、巷道重复利用0引言1 工作原理通过在沿空留巷工作开展,不断总结摸索经验,根据顶板岩性及矿压位移变化优化了护、切、挡、封等关键施工工艺,分别在薄煤层及中厚煤层开展沿空留巷施工工艺,确保巷道成型质量。
1.顶板支护拉得住:目前沿空留巷采用全锚索+注浆锚索+锚索桁架支护顶板。
通过优化支护参数,提高顶板的整体强度,达到留巷不变形,巷道二次使用后满足新型超前支护需求。
2.预裂爆破切得开:巷道按照聚能管超前预裂爆方式,达到切顶一条线,切断顶板传递压力减少留巷顶板强度。
3.采空区冒落下得:来巷道切顶后,确保采空区充分冒落,杜绝悬顶的存在。
巷旁加强支护挡矸,防止喷矸。
4.护帮挡杆支护强:巷道切顶后采空区冒落充实后,与采空区进行有效隔离。
对巷旁加强支护,确保巷道成型完整。
5.巷旁封堵封得严:巷道留巷后对采空区进行封堵,杜绝有害气体的外漏、巷道漏风。
2施工技术方案1.支:顶板支护拉得住。
目前根据顶板岩性在沿空留巷采用全锚索+注浆锚索+锚索桁架支护顶板。
补强锚索超前打设30米,注浆锚索超前80米打设,50米注浆。
利用十字测点、顶板离层仪、帮部钻孔应力监测、锚杆(锚索)应力监测等检测手段观测沿空留巷及超前支护顶板变化,每周进行分析。
通过优化支护参数,提高顶板的整体强度,达到留巷不变形,巷道二次使用后满足新型超前支护需求。
2.切:超前切顶切的开。
巷道按照聚能管超前预裂爆方式,达到切顶一条线,切断顶板传递压力减少留巷顶板强度,为确保留巷侧老塘顶板充分冒落,采用超前预裂爆破施工,经多次实验,10m眼深断顶效果明显。
探讨倾斜薄煤层机采工作面沿空留巷技术摘要:本文重点针对倾斜薄煤层集采工作面的沿空留巷技术进行了分析和研究,重点阐述了矿山压力监测工作当中监测点的设置位置以及监测频率等相关问题,从中有效提出了需要建立起观测台账,并且对整个井下的监测状况进行实时性分析。
关键词:倾斜薄煤层;机采工作而;沿空留巷技术在煤矿开采工作当中,其中超前支护巷道顶板施工是其中一个重要的工作环节,在施工过程当中需要通过锚索钢带来进行支撑,通常情况下锚索钢带之间的距离设定为1.0×1.0米,并且锚索的长度为10.0米,锚索的直径大小通常为18.0毫米。
在支护工作当中底部托盘的规格大小为250×250毫米,钢带的总长度为4.5米,在支护工作当中每一个锚索孔洞当中需要使用三个以上的固定设备,同时在固定过程当中中间锚索必须要设置在煤矿矿道的中心点区域,中间锚索和下半部分的锚索需要和顶板之间做到垂直,并且同时和上顶板的锚索之间乘82度夹角来进行操作。
1.技术措施1.1巷道补强技术在进行超前支护工作当中,依照煤矿巷道的实际高度大小来进行判断,其中单体液压支柱在进行钢铁超前支护工作当中,每一根单体支柱需要设定三根支撑住,形成“一梁三柱”的支撑形式,在纵向距离大小当中中间单体的顶端和原巷道的中心、底端、斜方向距离设定为0.5米,并且在不同的支撑柱间距大小为1.2米,单体的支撑柱在参与一些特殊区域,地质条件下在超前之后的长度设定上需要小于20米。
在煤矿巷道的回踩工作过程当中,当巷道内部的压力不断增大,必须要有效延长超前支护的具体距离,同时依照顶板的具体工作情况,有效的缩小支护距离之间的间距大小。
1.2切顶卸压技术在煤矿巷道的结构防护过程当中,需要保证聚能管直径大小和孔洞直径大小之间的匹配,管径大小必须要和孔洞直径大小相符合,以此可以达到良好的爆破工作效果。
在进行爆破过程当中,所选择的是32毫米×220毫米的乳化炸药,配备秒表延期雷管来进行爆破操作,在炮眼的间距设定和装药量的设计工作当中,必须要依照煤矿矿道内部的实际构成情况,针对炮口之间的间距以及为沿周围的平整程度进行分析,以此来保证整个煤矿碰到顶板的稳定性,在确定炮孔深度的情况下,可以在工作面当中的毛杆区域来设定,炮孔依照实际的煤矿开采工作的方向来进行推进。
沿空留巷在薄及中厚煤层采煤工作面的应用摘要:沿空留巷是在上区段工作面回采后,通过加强支护或采用其他有效地方法,将运输平巷保留下来,供下区段工作面开采时作为回风巷使用,其目的是使一条巷道可以得到两次利用,能够合理开发煤炭资源,提高煤炭回收率,改善巷道维护状况,降低巷道掘进率,有利于矿井安全生产和提高矿井经济效果。
应用“支架—围岩”承载原理选择合理支护参数,根据采区斜巷沿倾斜矿压显现规律,通过对锚索、锚杆、石墙联合支护巷道的沿空留巷取得了安全生产和经济效益的成功,效果显著。
关键词:沿空留巷;支架—围岩;矿压显现规律。
概述根据斜巷中矿压显现的规律,巷道内从煤体边缘向煤体深部可分为三个不同的矿压显现带(见图1)。
根据支承压力沿煤层倾斜的显现规律可知,与采空区相邻的煤体边缘地区存在一个应力比原岩应力低的卸载带,当回采工作面采过,其卸载带仍能较稳定地长期保持。
所以,在该区域巷道受压减轻,容易进行维护。
2 沿空留巷变形量预测沿空留巷的围岩变形有其自身规律,所选择的支护形式的可缩量应当与其相配。
沿空留巷的围岩变化主要由岩梁弯曲沉降和显著运动引起。
巷道由上覆盖岩层运动发展到稳定的过程,巷道支架不可能对老顶的岩梁运动加以限制,只能限制直接顶的活动。
因此,老顶运动的特征参数是预测留巷变形量的基础。
岩梁弯曲下沉和显著运动过程中巷道变形量(见图2)图23 留巷的作用顶底板特征该工作面采高2.7m,顶板属于Ⅱ级,周期压力步距为10—13m,初压步距为30—35m。
此留巷工程为下区段采煤工作面的回风巷,回采前运输平巷断面12.5m2,根据《煤矿安全规程》对专用排瓦斯巷的规定与现工作面风量分配情况,本工作面风量1100m?/min,回风巷内瓦斯浓度0.4%。
在下区段采煤工作面中,留巷巷道经过简单维修后,可使用断面在8.5㎡左右,1100/(8.5×60)=2.15m/s<2.5m/s。
4 沿空留巷方法为保证沿空留巷在服务期内达到相对稳定状态,满足运输、通风及行人等要求,采用下述护巷方法:4.1 超前工作面20m,在下巷锚杆托板上分别打两排DZ30—30/100型单体柱配HDJA—1200铰接顶梁支护顶板,从而加强维护工作面前方的采动影响区,保持顶板的完整性为采后留巷创造条件。
薄煤层充填开采条件下沿空留巷技术研究[摘要] 针对薄煤层充填开采特点,利用数值模拟方法确定了合理的巷旁充填体宽度和充填材料强度,为沿空留巷设计提供了一种新的方法。
[关键词] 充填开采沿空留巷数值模拟
0.引言
是否对采空区进行充填对整个回采过程中形成的围岩应力场是不同的,对沿空留巷充填体的影响也不同。
不充填的情况下,由于上区段工作面回采,在采空区边缘形成较强的侧向支承压力,使采空区边缘充填体形成破碎区,承载能力降低,留巷会受到较大的影响。
而利用矸石胶结充填技术对采空区进行充填,可以较好地保持顶板岩层的完整性而不出现断裂,有效控制采场的矿压显现,使充填体可以在一个较小的应力场中发挥良好的支撑作用,保证留巷的完整性和可靠性。
在确定充填留巷方案的过程中,巷旁充填体的宽度以及保持充填体稳定、控制其变形,成为沿空留巷技术能否成功的关键。
本文采用数值模拟方法对充填开采条件下沿空留巷进行模拟。
1.巷旁充填模拟方案确定
在采空区充填体的支撑作用下,上覆岩层不会发生断裂,工作面没有明显的来压显现,对留巷充填体不会造成很大的侧向压力。
因此可以采用连续介质模型的有限元数值计算程序flac3d进行数值模拟计算,分析不同的充填宽度下充填体的稳定性。
(1)数值模型的建立
图1数值计算三维模型图
拟在1303工作面东下面进行充填留巷设计,所模拟工作面位于-650水平六采区,最下部上限标高-641m,下限标高-733.2m。
走向长1150m,倾斜宽平均180m。
工作面13层煤煤厚平均1.62m,属稳定煤层,倾角平均15°。
煤层以上直接顶为第四层石灰岩,均厚5.97m,平均单向抗压强度为84.31mpa,四灰以上为粉砂岩,灰色,平均厚18.31m。
直接底为粉砂岩,均厚0.60m,老底为细砂岩,均厚5.17m,平均单向抗压强度为60.68mpa。
留设巷道为工作面运输巷,净宽3.2m,净高2.5m,断面积为7.44m2。
三维计算模型如图1所示。
开挖时,从模型中部开挖巷道,在巷道右侧布置巷旁充填体,宽度分别为取1.5m、2m、3m、4m,强度取1mpa、2mpa、4mpa。
充填体右侧模拟上区段采空区,实行矸石胶结充填,其力学参数比巷旁充填体小。
巷道左侧模拟下区段未开挖煤体。
(2)模拟方案及岩层力学参数
本次模拟所采用的方案见表1、2。
各岩层力学参数见表3。
2.模拟结果分析
充填体宽度对留巷的影响
(1)巷道应力及变形分析
取方案1~4中取留巷的垂直位移及垂直应力云图分析,如图2~5
所示。
(a)充填1.5m时巷道垂直位移图
(b) 充填1.5m时巷道垂直应力云图
图2方案1巷道位移与应力云图
(c) 充填2m时巷道垂直位移图
(d) 充填2m时巷道垂直应力云图
图3 方案2巷道位移与应力云图
通过图2、3可以看出,在巷旁充填体宽度为1.5m、2m时,留巷所受到的垂直压力较大,巷道两侧由于有下区段煤体和巷旁充填体的支撑,使得没有支撑体的巷道中部出现较大的应力集中现象,压力达到20~28 mpa,巷道两侧压力为15~20 mpa。
垂直位移云图表明,经过充填采空区后再在巷旁充填一定强度的矸石胶结充填体,能够较好地控制留巷的变形,巷道的顶板下沉量较底鼓量大,但均未超过100mm,巷道经过简单维修后能够进行正常的使用。
(a) 充填3m时巷道垂直位移图
(b) 充填3m时巷道垂直应力云图
图3方案3巷道位移与应力云图
(a) 充填3m时巷道垂直位移图
(b) 充填3m时巷道垂直应力云图
图4方案4巷道位移与应力云图
通过图3、4可以看出,在巷旁充填体宽度为3m、4m时,留巷所受到的垂直压力较方案1、2有了明显得减小,中部压力达到18~25
mpa,巷道两侧压力为12~18 mpa。
垂直位移云图表明,留巷的变形变化不大,但是也有轻微的减小。
但压力载荷的减小可以使后期的二次支护变得简单,从而大大降低支护费用,提高经济效益。
(2)充填体塑性区分布
图5巷旁充填体塑性区分布图
通过图5看出,不同的充填体宽度条件下塑性区所占的宽度比例也是不同的,当充填体宽度为1.5m、2m时,塑性区占充填体宽度的比例为86.6%、73.2%,导致中部弹性核区的宽度较小,充填体不能处于较好的稳定状态;当充填体宽度达到3m、4m时,塑性区占充填体宽度的比例降低为63.4%、60%,使得中部弹性核区的宽度变大,能够对上覆岩层起到良好的支撑作用,充填体能够处于较好的稳定状态。
综合上述分析,巷旁充填体的宽度确定为3~4m是比较合理的。
3.充填体强度对留巷的影响
在前四个方案中综合比较,将巷旁充填体的宽度定为3m~4m是比较合适的,在此基础上进行方案5~8的模拟,得到充填体强度对留巷稳定性的影响,选取充填体强度分为1mpa、2mpa、4mpa 、6mpa,观测不同强度下留巷的变形。
模型中,在巷道中部每隔0.5m设置一个观测点,起始测点距开切眼8m,共布设11个测点。
随充填工作的进行依次观测巷道的变形量,数据曲线如图6所示。
图6 留巷的变形曲线
由图6可以看出,煤岩体残余强度一般为0.5mpa左右,当充填
体稳定强度为1mpa、2mpa时巷道的起始变形量比较大,最大达到140mm,说明顶板端部下沉明显,巷旁充填体没有起到充分的保护
作用;当充填体强度为4mpa、6mpa时,巷道的变形量逐渐变小,
由1mpa时的140mm减小到6mpa时的105m,顶板下沉量明显减小,表明充填体稳定后的强度达到了控制顶板运动的要求。
4.结论
综合上述分析,确定巷旁充填体宽度3~4m、强度为4~5mpa时为较好的充填方案,配合采空区充填技术,可以有效控制上覆岩层端部三角块的运动,从而使留巷的变形量较小,经过简单的维修后可以为下区段继续服务,达到较好的经济效益。
参考文献:
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作者简介:
刘勇,男,(1973—),大学本科学历,山东枣庄人,山东富安煤炭有限公司副总工程师。