膏体充填沿空留巷技术研究

摘要

本文结合国内外研究现状和汾西瑞泰井矿的实际具体情况，根据矿山开采沉陷学、岩层控制的关键层理论及充填开采等理论，结合充填体—围岩的相互作用机理，建立物理模型利用FLAC3D模拟对比分析各种应力、位移变化情况。本文对FLAC3D模拟的结果进行了切片处理，提取了距离回采工作面后方25m处切面上巷道的应力、位移分布图，与现场观测的数据做了分析比较。全文系统研究了以下内容:
　　(1)结合沿空留巷技术的矿压显现规律及巷旁支护体的作用机理，综合分析了:沿空留巷老顶破断规律、巷道围岩力学性能、沿空留巷上覆岩层活动规律、采场周边应力分布与支撑压力、膏体充填机理，为膏体充填沿空留巷技术研究提供理论依据。
　　(2)整理了0401工作面掘进、回采巷道支护等技术参数，现场实际测量了掘进巷道的顶底板、巷道两帮变形量。
　　(3)利用FLAC3D数值模拟，分析了沿空留巷围岩应力、变形，与填体宽度之间的关系确定了膏体充填的合理宽度。
　　(4)在原有方案的基础上提出了几种加强充填体支护强度的优化方案，结合FLAC3D数值模拟分析比较了膏体充填留巷的优化效果。
　　(5)根据沿空留巷的阶段性要求，提出两种加固方案，结合现场实际测量结果，利用FLAC3D数值模拟，分析了两种加固方案的优缺点，并与现场实际测量数据作对比，结果证明模拟结果与现场实际接近，可以作为实际工作理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究的目的及意义

1．3 研究现状

1．4 主要研究内容和研究方法

第2章 沿空留巷矿压规律及围岩结构特征

2．1 沿空留巷老顶破断规律

2．2 巷道围岩力学性能

2．3 沿空留巷上覆岩层活动规律

2．3．1 顶板岩层的单悬臂梁结构

2．3．2 上覆岩层的大结构与小结构

2．4 采场周围支承压力及应力分布

2．4．1 采场周围应力分布

2．4．2 工作面前后支承压力

2．5 膏体充填理论

2．5．1 膏体充填的基本概念

2．5．2 膏体充填机理

第3章 0401工作面地质及生产技术条件

3．1 矿井概况

3．1．1 井田位置与交通

3．1．2 地形地貌

3．2 0401工作面概况

第4章 膏体充填沿空留巷设计

4．1 沿空留巷工作面平面布置

4．2 充填体材料强度的选择与墙体宽度计算

4．2．1 充填材料

4．2．2 支护墙体静载荷计算

4．3 数值模拟方法简介

4．3．1 模型确定及求解

4．4 优化充填墙体的支护效果设计

4．4．1 合理的充填进度

4．4．2 充填墙体加固

4．4．3 膏体加矿用固化泡沫复合充填

4．4．4 强制放顶降低初撑力

4．4．5 充填墙体顶板加固

4．5 留巷充填方式及位置选定

4．6 本章小结

第5章 沿空留巷巷道支护设计研究

5．1 巷道加固方案与参数

5．2 数值模拟分析

5．2．1 数值模拟方法简介

5．2．2 模型确定及求解

5．2．3 掘进期间数值模拟分析

5．2．4 留巷期间数值模拟分析

5．3 巷内辅助加强支护

5．4 本章小结

第6章 充填系统

6．1 充填技术工艺及充填施工工艺

6．2 充填设备供电、供水

6．3 留巷回采工艺的几个注意事项

6．4 施工要求

第七章 沿空留巷现场观测

7．1 观测内容

7．2 观测手段及测试方法

7．2．1 巷道表面位移

7．2．2 围岩深部位移

7．2．3 锚杆(索)受力监测

7．2．4 巷道顶板压力观测

7．2．5 顶板岩层离层、裂隙发育观测

7．2．6 充填墙变形及承受载荷测定

7．3 其它说明

第8章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的论文