空巷因年久失修,圍巖變形破壞嚴(yán)重,尤其是與工作面垂直分布的走向空巷,回采期間空巷圍巖難以承受工作面超前支承壓力影響而發(fā)生頂板斷裂、兩幫失穩(wěn)等現(xiàn)象,工作面通過空巷時(shí)跨度大、時(shí)間長(zhǎng),不利于工作面的安全穩(wěn)定。空巷充填技術(shù)可有效控制空巷圍巖變形,有關(guān)充填材料的研制也是近年來空巷充填所面臨的重大難題。本文以晶鑫煤業(yè)3122綜放面為工程背景,綜合運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)等方法,對(duì)晶鑫煤業(yè)3122綜放面空巷充填材料及其充填技術(shù)進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)分析了空巷圍巖結(jié)構(gòu)特征及變形機(jī)理�？障飮鷰r破壞形式為“剪切-拉裂”復(fù)合破壞,主要表現(xiàn)為頂板下沉、底鼓和兩幫突出,空巷破壞了煤層完整性,加劇了頂板覆巖結(jié)構(gòu)的超前斷裂。(2)通過實(shí)驗(yàn)制備了一種新型無機(jī)膠凝充填材料。以水泥、石灰粉、穩(wěn)泡劑、發(fā)泡劑等為主要成分,根據(jù)1:1.5的水灰比進(jìn)行混合攪拌,發(fā)泡2~3倍后凝固形成具有一定充填性能的膠凝體,養(yǎng)護(hù)30天后材料強(qiáng)度可達(dá)0.7~0.9MPa。(3)采用空巷注漿充填技術(shù),對(duì)晶鑫煤業(yè)3122綜放面空巷圍巖變形進(jìn)行控制,給出了空巷充填技術(shù)方案與工藝,確定了充填系統(tǒng)和設(shè)備選型,并對(duì)充填用料進(jìn)行了初步預(yù)算。(4)采用FLAC~(3D)數(shù)值模擬,分析了空巷充填前后圍巖應(yīng)力分布及變形規(guī)律。與充填之前相比,空巷充填后圍巖垂直應(yīng)力及頂?shù)装逡平慷加兴档?塑性區(qū)破壞范圍縮小,運(yùn)輸順槽圍巖基本安全穩(wěn)定。(5)將以上研究成果在晶鑫煤業(yè)3122綜放面進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)。結(jié)果顯示,采用無機(jī)膠凝材料對(duì)空巷進(jìn)行注漿充填,能有效控制空巷圍巖變形破壞,保證工作面安全通過空巷,同時(shí),空巷充填技術(shù)為礦井帶來經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)2000多萬元。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD823.7
【部分圖文】：

Analysis of Abandoned Roadway Surroundock Deformation Law and Structure Characteris 礦井工程地質(zhì)條件（Mine Engineering Geological Conditi.1 井田概況（1）交通位置山西晶鑫煤業(yè)股份有限公司位于山西陽城，由原臥莊煤礦和清林溝煤礦而成，隸屬于山西陽城陽泰集團(tuán)。礦井目前主要開采 3 號(hào)煤層，因是合井，晶鑫煤業(yè)工業(yè)場(chǎng)所分布并不集中，整體來看，礦井主體區(qū)域距離陽 4km，地處臥莊村內(nèi)，境內(nèi)有晉陽高速斜穿而過，可快速直達(dá)晉城市內(nèi)通便利，地理位置優(yōu)越。除此，礦井附近另有 2 條鄉(xiāng)級(jí)公路通過，并可 外的侯月鐵路，密集的公路~鐵路網(wǎng)絡(luò)為晶鑫煤業(yè)提供了便利的運(yùn)輸條-1 為晶鑫煤業(yè)地理位置圖。

（4）煤層煤質(zhì)井田內(nèi)可采煤層為山西組的 3 號(hào)煤層和太原組的 9 號(hào)、15 號(hào)煤層。3 號(hào)煤層位于二疊系下統(tǒng)山西組中下部，厚度 5.55～6.55m，平均厚 6.0m，煤層穩(wěn)定，全區(qū)可采，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾粉砂質(zhì)泥，一般含 0～2 層矸石，底板為黑色泥巖。9 號(hào)煤層位于太原組中下部，煤質(zhì)較硬，厚度 0.48～0.85m，平均厚 0.62m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含矸石，為井田內(nèi)不穩(wěn)定的局部可采煤層，煤層頂板為粉砂巖。1號(hào)煤層厚 0.90～2.09m，平均厚 1.53m，煤層全區(qū)可采，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，局部含泥巖矸石，煤層直接頂板為 K2灰?guī)r，底板為灰黑色泥巖。（5）生產(chǎn)建設(shè)晶鑫煤業(yè)屬于資源整合礦井，重整合并后的生產(chǎn)能力為 45 萬 t/a，礦井通風(fēng)方式按中央分列式布置，采用機(jī)械抽出式。礦井目前主采 3 號(hào)煤層，因煤層埋深較淺，礦井采用斜井開拓，長(zhǎng)壁綜采放頂煤開采技術(shù)。主斜井采用皮帶提升，除了運(yùn)煤運(yùn)料，還可作為人員進(jìn)出之用，副斜井主要是作為進(jìn)風(fēng)井和安全出口。由于礦井煤炭資源整合，工作面內(nèi)遺留有大量空巷，空巷縱橫交錯(cuò)分布，破壞煤層完整性，嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)，圖 2-2 為礦井局部采掘平面布置圖。

2 空巷圍巖變形規(guī)律及結(jié)構(gòu)特征分析2.1.3 工作面空巷分布情況由于歷史開采原因，3122 工作面內(nèi)遺留有多條舊采巷道。如圖 2-4 所示，3122運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間會(huì)在 144m、162m、329m、418m、465m 處與原有舊采巷道垂直相交，根據(jù)晶鑫煤業(yè)過空巷實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這些舊采巷道因其長(zhǎng)度較短，對(duì)巷道掘進(jìn)和工作面正常推進(jìn)影響較小，可直接在回采前對(duì)其進(jìn)行爆破放頂。
【參考文獻(xiàn)】

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1 熊祖強(qiáng);范傳河;袁印;;空巷似膏體材料充填技術(shù)研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2015年05期

2 劉暢;弓培林;王開;張小強(qiáng);劉躍東;;復(fù)采工作面過空巷頂板穩(wěn)定性[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年02期

3 鄭文翔;;長(zhǎng)壁工作面過空巷頂板穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)特征研究[J];煤礦安全;2014年04期

4 羅武賢;任海兵;王琳;;多位態(tài)空巷超高水材料充填技術(shù)與實(shí)踐[J];礦業(yè)工程研究;2014年01期

5 王航龍;羅淵;王鵬;;墩柱充填下工作面過空巷工業(yè)性試驗(yàn)[J];煤礦安全;2014年03期

6 周海豐;;大采高工作面過大斷面空巷切頂機(jī)理及控制技術(shù)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2014年02期

7 張自政;柏建彪;韓志婷;王襄禹;徐營;王猛;;空巷頂板穩(wěn)定性力學(xué)分析及充填技術(shù)研究[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2013年02期

8 佘海龍;耿春雷;王冬;;無機(jī)化學(xué)發(fā)泡水泥技術(shù)研究進(jìn)展[J];商品混凝土;2012年07期

9 肖龍正;賈凱軍;郭楠楠;戚洋;;超高水材料充填空巷研究與工業(yè)性試驗(yàn)[J];山西焦煤科技;2012年01期

10 吳文;;添加絮凝藥劑的尾礦砂漿充填材料的單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J];巖土力學(xué);2010年11期

本文編號(hào)：2883911