晶鑫煤业3122综放面空巷充填材料及其充填技术研究
发布时间：2020-11-14 20:19
空巷因年久失修,围岩变形破坏严重,尤其是与工作面垂直分布的走向空巷,回采期间空巷围岩难以承受工作面超前支承压力影响而发生顶板断裂、两帮失稳等现象,工作面通过空巷时跨度大、时间长,不利于工作面的安全稳定。空巷充填技术可有效控制空巷围岩变形,有关充填材料的研制也是近年来空巷充填所面临的重大难题。本文以晶鑫煤业3122综放面为工程背景,综合运用现场调研、理论分析、数值模拟和实验室实验等方法,对晶鑫煤业3122综放面空巷充填材料及其充填技术进行研究,主要研究内容及成果如下:(1)分析了空巷围岩结构特征及变形机理。空巷围岩破坏形式为“剪切-拉裂”复合破坏,主要表现为顶板下沉、底鼓和两帮突出,空巷破坏了煤层完整性,加剧了顶板覆岩结构的超前断裂。(2)通过实验制备了一种新型无机胶凝充填材料。以水泥、石灰粉、稳泡剂、发泡剂等为主要成分,根据1:1.5的水灰比进行混合搅拌,发泡2~3倍后凝固形成具有一定充填性能的胶凝体,养护30天后材料强度可达0.7~0.9MPa。(3)采用空巷注浆充填技术,对晶鑫煤业3122综放面空巷围岩变形进行控制,给出了空巷充填技术方案与工艺,确定了充填系统和设备选型,并对充填用料进行了初步预算。(4)采用FLAC~(3D)数值模拟,分析了空巷充填前后围岩应力分布及变形规律。与充填之前相比,空巷充填后围岩垂直应力及顶底板移近量都有所降低,塑性区破坏范围缩小,运输顺槽围岩基本安全稳定。(5)将以上研究成果在晶鑫煤业3122综放面进行工业性试验。结果显示,采用无机胶凝材料对空巷进行注浆充填,能有效控制空巷围岩变形破坏,保证工作面安全通过空巷,同时,空巷充填技术为矿井带来经济效益高达2000多万元。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD823.7
【部分图文】：
Analysis of Abandoned Roadway Surroundock Deformation Law and Structure Characteris 矿井工程地质条件（Mine Engineering Geological Conditi.1 井田概况（1）交通位置山西晶鑫煤业股份有限公司位于山西阳城，由原卧庄煤矿和清林沟煤矿而成，隶属于山西阳城阳泰集团。矿井目前主要开采 3 号煤层，因是合井，晶鑫煤业工业场所分布并不集中，整体来看，矿井主体区域距离阳 4km，地处卧庄村内，境内有晋阳高速斜穿而过，可快速直达晋城市内通便利，地理位置优越。除此，矿井附近另有 2 条乡级公路通过，并可 外的侯月铁路，密集的公路~铁路网络为晶鑫煤业提供了便利的运输条-1 为晶鑫煤业地理位置图。
（4）煤层煤质井田内可采煤层为山西组的 3 号煤层和太原组的 9 号、15 号煤层。3 号煤层位于二叠系下统山西组中下部，厚度 5.55～6.55m，平均厚 6.0m，煤层稳定，全区可采，结构简单，夹粉砂质泥，一般含 0～2 层矸石，底板为黑色泥岩。9 号煤层位于太原组中下部，煤质较硬，厚度 0.48～0.85m，平均厚 0.62m，结构简单，一般不含矸石，为井田内不稳定的局部可采煤层，煤层顶板为粉砂岩。1号煤层厚 0.90～2.09m，平均厚 1.53m，煤层全区可采，结构较为简单，局部含泥岩矸石，煤层直接顶板为 K2灰岩，底板为灰黑色泥岩。（5）生产建设晶鑫煤业属于资源整合矿井，重整合并后的生产能力为 45 万 t/a，矿井通风方式按中央分列式布置，采用机械抽出式。矿井目前主采 3 号煤层，因煤层埋深较浅，矿井采用斜井开拓，长壁综采放顶煤开采技术。主斜井采用皮带提升，除了运煤运料，还可作为人员进出之用，副斜井主要是作为进风井和安全出口。由于矿井煤炭资源整合，工作面内遗留有大量空巷，空巷纵横交错分布，破坏煤层完整性，严重威胁矿井安全生产，图 2-2 为矿井局部采掘平面布置图。
2 空巷围岩变形规律及结构特征分析2.1.3 工作面空巷分布情况由于历史开采原因，3122 工作面内遗留有多条旧采巷道。如图 2-4 所示，3122运输顺槽掘进期间会在 144m、162m、329m、418m、465m 处与原有旧采巷道垂直相交，根据晶鑫煤业过空巷实际经验，这些旧采巷道因其长度较短，对巷道掘进和工作面正常推进影响较小，可直接在回采前对其进行爆破放顶。
【参考文献】
本文编号：2883911
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD823.7
【部分图文】：
Analysis of Abandoned Roadway Surroundock Deformation Law and Structure Characteris 矿井工程地质条件（Mine Engineering Geological Conditi.1 井田概况（1）交通位置山西晶鑫煤业股份有限公司位于山西阳城，由原卧庄煤矿和清林沟煤矿而成，隶属于山西阳城阳泰集团。矿井目前主要开采 3 号煤层，因是合井，晶鑫煤业工业场所分布并不集中，整体来看，矿井主体区域距离阳 4km，地处卧庄村内，境内有晋阳高速斜穿而过，可快速直达晋城市内通便利，地理位置优越。除此，矿井附近另有 2 条乡级公路通过，并可 外的侯月铁路，密集的公路~铁路网络为晶鑫煤业提供了便利的运输条-1 为晶鑫煤业地理位置图。
（4）煤层煤质井田内可采煤层为山西组的 3 号煤层和太原组的 9 号、15 号煤层。3 号煤层位于二叠系下统山西组中下部，厚度 5.55～6.55m，平均厚 6.0m，煤层稳定，全区可采，结构简单，夹粉砂质泥，一般含 0～2 层矸石，底板为黑色泥岩。9 号煤层位于太原组中下部，煤质较硬，厚度 0.48～0.85m，平均厚 0.62m，结构简单，一般不含矸石，为井田内不稳定的局部可采煤层，煤层顶板为粉砂岩。1号煤层厚 0.90～2.09m，平均厚 1.53m，煤层全区可采，结构较为简单，局部含泥岩矸石，煤层直接顶板为 K2灰岩，底板为灰黑色泥岩。（5）生产建设晶鑫煤业属于资源整合矿井，重整合并后的生产能力为 45 万 t/a，矿井通风方式按中央分列式布置，采用机械抽出式。矿井目前主采 3 号煤层，因煤层埋深较浅，矿井采用斜井开拓，长壁综采放顶煤开采技术。主斜井采用皮带提升，除了运煤运料，还可作为人员进出之用，副斜井主要是作为进风井和安全出口。由于矿井煤炭资源整合，工作面内遗留有大量空巷，空巷纵横交错分布，破坏煤层完整性，严重威胁矿井安全生产，图 2-2 为矿井局部采掘平面布置图。
2 空巷围岩变形规律及结构特征分析2.1.3 工作面空巷分布情况由于历史开采原因，3122 工作面内遗留有多条旧采巷道。如图 2-4 所示，3122运输顺槽掘进期间会在 144m、162m、329m、418m、465m 处与原有旧采巷道垂直相交，根据晶鑫煤业过空巷实际经验，这些旧采巷道因其长度较短，对巷道掘进和工作面正常推进影响较小，可直接在回采前对其进行爆破放顶。
【参考文献】
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本文编号：2883911
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