高水巷旁预充填沿空掘巷技术应用研究

摘要

本文以云驾岭煤矿12802工作面运输巷为背景，研究了高水巷旁预充填沿空掘巷技术的应用。论文采用理论分析的方式，根据巷旁充填体上覆岩层结构特征和矿山压力显现规律并引用关键层理论，对巷旁充填体及沿空掘巷在不同采掘阶段的受力及变形特点进行分析，得出了沿空掘巷紧贴巷旁充填体掘进位置较为合理及充填体受力特点等规律性的认识。采用实验室实验的方法掌握了水灰比为1.575情况下高水材料的初凝时间、强度随养护时间变化特点及破坏特征等特性，实验结论可以为巷旁充填体尺寸参数的选取、下区段巷道支护设计等提供参考。采用计算机数值模拟技术分析了巷旁充填体在不同宽度尺寸下沿空掘巷的围岩及巷旁充填体的稳定性，并结合工程类比法最终确定了巷旁充填体宽度尺寸。最后通过现场实测，对巷旁充填体在上区段工作面回采期间受力进行实测分析，验证了巷旁充填体材料配比选择、尺寸参数的合理性，结论为下区段工作面回采、巷道支护及沿空掘巷滞后时间提供理论依据。
　　 本文研究表明，高水巷旁预充填沿空掘巷技术的关键在于巷旁充填体尺寸参数及充填材料的选取。该技术取消了区段煤柱，隔离了采空区的水和矸石的同时又消除了煤层自燃的隐患，提高了矿井的经济效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高水巷旁充填的研究现状

1．2．2 留窄煤柱沿空掘巷的研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 论文的研究方法

1．4．2 论文的研究的技术路线

第2章 巷旁预充填沿空掘巷上覆岩层结构及其稳定性分析

2．1 巷旁预充填沿空掘巷开采技术

2．1．1 技术步骤

2．2 巷旁预充填沿空掘巷基本特征

2．2．1 巷道维护的特点

2．2．2 巷道围岩力学性质

2．3 巷旁预充填沿空掘巷覆岩破断结构

2．3．1 巷旁预充填沿空掘巷老顶破断规律

2．3．2 综采巷旁预充填沿空掘巷覆岩运动规律

2．4 巷旁预充填沿空掘巷支承压力分布规律

2．4．1 工作面侧向支承压力分布规律

2．4．2 工作面走向支承压力分布规律

2．5 弧形三角块的分析

2．5．1 弧形三角块力学模型

2．5．2 弧形三角块B各参数的确定

2．5．3 弧形三角块结构稳定性分析

2．6 本章小结

第3章 巷旁充填体力学性能和稳定性研究

3．1 巷旁预充填沿空掘巷充填体材料选择

3．1．1 巷旁支护的主要形式

3．1．2 巷旁充填体的作用

3．1．3 巷旁充填体材料选择

3．2 高水材料力学性能实验研究

3．2．1 实验方案设计

3．2．2 不同养护时间的实验结果分析

3．3 高水巷旁预充填沿空掘巷充填体稳定性研究

3．4 高水巷旁预充填沿空掘巷充填体宽度的合理确定

3．4．1 充填体合理宽度的原则

3．4．2 充填体宽度确定方法

3．4．3 工程类比法确定充填体宽度

3．5 本章小结

第4章 数值模拟确定巷旁充填体的合理宽度

4．1 数值模拟软件简介及其特点

4．1．1 FLAC3D软件简介

4．1．2 FLAC3D软件的特点

4．2 数值模拟计算模型的建立

4．2．1 工程地质概况

4．2．2 模拟的对象

4．2．3 力学参数的选定

4．2．4 模型的选取

4．2．5 数值模拟计算的主要思路和内容

4．3 巷旁充填体尺寸对沿空巷道的影响分析

4．3．1 掘巷前数值模拟结果分析

4．3．2 掘巷后数值模拟结果分析

4．4 本章小结

第5章 工业性试验

5．1 试验巷道概况

5．2 沿空掘巷滞后时间确定

5．2 巷旁充填体矿压监测方案设计

5．2．1 观测目的

5．2．2 矿压观测的主要内容

5．2．3 测试方法及测站布置

5．2．4 应力传感器的安装

5．3 矿压监测结果分析

5．3．1 原岩应力计算

5．3．2 充填体垂直受力曲线分析

5．3．3 充填体侧向受力曲线分析

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

存在的不足之处

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士期间发表韵论文和科研成果