复合顶板条件下薄煤层大断面沿空留巷新技术

摘要

煤炭是我国的主要能源，储量丰富。煤炭工业是支撑我国国民经济发展的重要基础工业，经过几十年的发展，已经有了雄厚的基础。就目前来说，煤炭占全国常规能源探明储量的90％以上，从资源上讲是可靠的能源，从经济上讲是廉价的能源，从环境上讲是可以洁净利用的能源。据专家预测，在我国未来一次能源消费中煤炭仍将占到主导地位，即使到2050年，煤炭在我国一次能源消费结构中的比例也不会低于35％，届时，煤炭消费量仍将达到20多亿t。因此，煤炭在国民经济和社会发展中仍将占重要地位，煤炭工业仍将是21世纪我国能源工业的主力军。
　　区段平巷一般采用煤柱护巷，随着采深的日益增加，采动后矿压显现越来越剧烈，护巷煤柱宽度越来越大，因此造成煤炭采出率低、巷道支护困难。沿空留巷技术能够实现无煤柱护巷，沿空留巷的成功实施可以解决煤柱护巷造成的一系列问题。长期以来，国内外专家学者在沿空留巷理论与技术方面做了大量的研究工作，在薄及中厚煤层，沿空留巷巷旁支护、巷内支护及煤帮支护技术已趋完善。
　　矸石带巷旁支护的优点节省支护材料、稳定性较好，缺点是矸石带的可缩量大、前期支护阻力小、顶板下沉量大，构筑矸石带的劳动强度大。对于复合顶板薄煤层综采工作面，有效控制巷道围岩状况，尤其是对巷旁充填段复合顶板的控制是沿空留巷技术能否成功的关键。通过结合数值模拟软件及现场留巷情况分析巷旁充填矸石带后巷道围岩应力及变形状况，模拟不同充填矸石带宽度对留巷效果的影响，得出在此条件下成功应用巷旁充填3m宽矸石带沿空留巷的技术，由此总结出了一套适合该复合顶板条件下薄煤层大断面巷道的沿空留巷新技术。在后期施工过程中，及时针对所留巷道进行矿压观测，进一步完善了该项新技术，现场实践证明，该项新技术取得了良好的经济和社会效益。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题提出的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究的方法与技术路线

1．5 小结

2 课题研究的基础条件

2．1 煤层赋存条件

2．2 地质概况

2．3 采煤方法

2．4 小结

3 沿空留巷围岩控制机理研究

3．1 沿空留巷围岩应力分布规律分析

3．2 沿空留巷顶板活动规律分析

3．3 沿空留巷围岩变形基本原理

3．4 沿空留巷围岩控制力学模型

3．5 小结

4 沿空留巷方案设计

4．1 方案Ⅰ(工字钢棚+单体支柱)

4．2 方案Ⅱ(超前开帮+单体支柱+高水材料充填物)

4．3 方案Ⅲ(超前开帮+单体支柱+木垛+矸石带+锚索梁)

4．4 方案对比分析

4．5 小结

5 沿空留巷数值模拟研究

5．1 模拟软件介绍

5．2 沿空留巷围岩应力变化与变形规律数值模拟

5．3 沿空留巷巷旁充填体宽度选择数值模拟

5．4 小结

6 工业性试验研究

6．1 留巷方案现场实施及技术要求

6．2 沿空留巷矿压观测分析

6．3 其它安全措施

6．4 现场留巷效果分析

6．5 小结

7 效益分析

7．1 试验基本情况

7．2 安全效益

7．3 经济效益

8 结论与建议

8．1 结论

8．2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士期间的主要成果