良庄煤矿沿空留巷技术研究与应用

摘要

煤炭资源作为一次能源，在地球上的储量越来越少。随着我国东部煤炭资源临近枯竭，尤其是山东省境内数个矿井在未来几年将面临无煤可采的境遇，回收煤柱和边角煤，增加煤炭采出率变得越来越重要。
　　此外，煤矿的矸石产出量约占到煤炭产量的十分之一还多，我国每年新增加的矸石产量就有2～3亿m3，矸石山成为矿井的抹不去的标志。矸石上井，危害极大。经过风化，雨淋之后，矸石中的有害成分随雨水进入地下，导致周围农村土地呈酸性，无法再进行耕种。另外，矸石中的SO2、H2S、CO等有害气体和颗粒散发到大气中，对空气造成污染。因此，许多地区为了环境要求煤矿矸石不上井。
　　沿空留巷就是人工充填置换出区段煤柱，提高了煤炭采出率，有利于缓解资源枯竭的速度。采用矸石带充填，能够充分利用井下矸石，变废为宝，减少环境污染。针对良庄煤矿31506工作面，采用矸石带充填，取得了较满意成果。主要研究成果如下：
　　（1）对沿空留巷参数理论计算，得出沿空留巷巷旁支护阻力，在对沿空留巷顶板下沉量分析时，得出沿空留巷顶板下沉量与留巷宽度的关系式：)231.34??-30.15In(d?，该函数是一条单调递减函数，顶板下沉量△随着巷旁充填体的宽度的增加而减少。
　　（2）对矸石充填体充填宽度2m，2.5m，3m进行数值模拟，结果表明，随着充填宽度的增加，巷道底鼓量、顶板下沉量均减小，但留巷宽度从2.5m增加到3m时，围岩控制效果增加不明显。通过对比分析，得出合理的充填宽度2.5m。
　　（3）通过对充填体采空区顶板打锚杆、锚索联合支护，有效的保证了顶板的完整性，缓解上覆岩梁的离层，降低了顶板下沉速度，间接的增大了矸石承载时的强度，保证了留巷的成功。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题的提出及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究主要内容与技术路线

2 沿空留巷围岩活动规律及支护原理分析

2.1 沿空留巷围岩结构特征及活动规律分析

2.2 工作面周围应力分布分析

2.3 沿空留巷支护原理与支护技术分析

2.4 本章小结

3 沿空留巷参数理论计算

3.1 关于关键块B参数的分析

3.2 沿空留巷巷旁支护阻力的求解

3.3 沿空留巷顶板下沉量分析

3.4 本章小结

4 矸石充填体支护性能研究

4.1 实验目的、方法及研究内容

4.2 砂石材料配比、振动、加水实验

4.3 水对矸石袋力学性能的影响

4.4 本章小结

5 沿空留巷围岩稳定性数值模拟研究

5.1 模拟软件介绍

5.2 地质情况与模型建立

5.3 充填体合理宽度数值模拟

5.4 本章小结

6 工业性试验研究

6.1 沿空留巷支护方案

6.2 现场观测与分析

6.3 经济社会效益

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要研究成果