高水材料沿空留巷的矿压和效果分析.pdf

高水材料沿空留巷的矿压和效果分析 第六图书馆 本文通过对沿空留巷的回采巷道在留巷期间及二次复用期间的现场矿压观测,分析了这类巷道的矿压显现规律和充填体的使用性能,提 出了改善沿空留巷效果的技术措施。本文通过对沿空留巷的回采巷道在留巷期间及二次复用期间的现场矿压观测,分析了这类巷道的 矿压显现规律和充填体的使用性能,提出了改善沿空留巷效果的技术措施。沿空留巷 矿压显现 复用效果 高水材料矿山压力与 顶板管理侯正礼 徐金海 [1]淮北矿业集团杨庄矿 [2]中国矿业大学1998第六图书馆 第六图书馆 歹 高水材料沿空留巷的矿压和效果分析 i 佃 ； 淮北矿业集 团杨庄矿 侯正礼朱学峰孙凯民 中 国矿 业 大 学 函 一 摘要本文通过对沿空鸳壹的回采巷道在留巷期间麓二班曩用期间的现场矿压观洲， 分 析 了这类巷道的矿压里现规律和充填体的使用性能，提出 改善沿空留巷搏果的技术措施。 一 ／ 水 1 概述 沿空 留巷要经历两次强烈的采动影响 以往对充填材料的力学性能及充填巷道 的矿 压研究 _多限于受第一次采动影响期间 但 沿空 留巷 的效果如何 ，主要在复用期间。本 文以现场观测资料研究沿空留巷在二次复用 期 间的矿压显现规律及充填体 的力学性能 ， 为选择合适 的沿空 留巷 的支架和研制新型充 填材料为高水速凝固化材料 ，原料是 由两种 固体粉料组成 ， 分别加水后泵送至施工地点， 混合即成。巷道内支护形式有三种里段长 3 1 5 m，为插底 式 可缩 睦梯形 支架{中段 长 2 5 m， 为双 向可缩性梯形支架 ； 外段长 4 3 0 m， 为双棚剐 睦支架 。支架密度均 为 1 ． 7根／ m。 该巷从 留巷到二次复用之前 ，平均已经历三 年时阃 。 采面机巷沿空留巷而得 ，巷道围岩特征如下 表 附裹 巷道国岩特征 老 顶 砂岩 ，下部呈块状 ，厚 l 0 ． 胁 厚 6 8 ～1 2 4 m。 顶都为 4 煤及泥岩 t 下部 直接匝 为 O 9 ～6 - 8 m 的页岩 ． 多层理裂隙，桧软 破碎 厚 0 ． 0 ～ 3 3 m，平 均 2 5 m，煤质松软． 煤 层 f o 4 ～0 6 ．倾角 3 ～5 。 ．平均 l o 直接底 页岩，探灰色，平均 1 ． 4 m，较软。 2 ． 2 巷道支护及充填体构筑睛况 该巷全长 7 7 0 m， 留设时的梯形断面为顶 宽 3 ． 2 m、底宽 4 ． 5 m、高 2 ． 5 m。充填带为上 宽 1 ． 7 m、 下宽 1 ． 3 m 的直倒梯形 ， 如图 1 。 充 ． 3 4． } 9 9 8 ． N 9 3 矿 山压力与项板管理 - {1 ． 7 m 卜 ． 一 _ 1 ． 3 m 一 6 图 1 留巷 断面 观测巷 道断 面{ b 充填体截面 2 ． 留巷期 问的矿压显现及 留巷效果 留巷的围岩变形。工作面前 2 0 m范围内 巷道顶底移近量为 7 mm，最大移近速度为 3 m m／ d ；工作面后 8 0 m 范围内顶底移近量为 4 4 8 mm， 最太移近速度为 8 4 retol d 8 0 m后移 近速度小于 5 mm／ d ，基本保持稳定。 充填 体的载荷及变形。从充填体形成到 面后 1 2 m的范围内， 充填体 载荷平均增速为 0 ． 4 MP a ／ m， 在面后 3 0 4 0 m处， 充填体的支 护强度达 3 ， 5 ～3 ． 8 MP a ，在滞后工作面 4 5 m 后， 基本稳定在 2 ～2 ． 5 MP a 在 留巷期间 ， 充 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 填体的最大垂直变形速度 为 9 mm／ d ，总的垂 直缩量为 9 6 ra m，垂直压缩率为 4 、 4 。 3 沿空留巷复用期间的矿压显现 3 ． 1 围岩变形 通过对该巷围岩变形的观测 ，获得 了巷 道变形量及变形速度随工作面推进的变化关 系曲线，如图 2所示 。 与工作厦匪高／ m 图 2 巷道变形随采面推进 的变化 由图可见 ， 随着测站与工作面的接近， 巷 道顶底板移近量、两帮移近量和底臌量 以及 移近速度也随之增加 。 1 在工作面前 5 o ～6 0 m以外 ，顶底板 移近速度基本稳定在 3 mm／ d 。这一区域尽管 变形量较小 ，但随着与工作面距离的接近而 稳定增加。 2 在工作面前 5 0 ～6 o m以内，变形速 度明显增大 ，至面前 1 5 2 0 m左右 ，变形速 度急剧增 大。在 面前 1 0 m 处 ，移近速度 达 1 0 0 m m／ d左右。因此，该面采动影响范围达 工作面前方 5 o ～6 0 m。 3 测点越接近工作面，底臌量和底臌 速度越大 ，但它小于顶底移近量 。在采动影 响范围外 ，巷遭底臌量 占全部顶底移近量的 8 O 左右 ，在采动影响范围内，巷道底臌量 占5 0 ％以上 4 巷道两帮移近量及移近速度与顶底 移 近量及移近速度相 比都较小 在采动影响 范围以外 ，变形速度基本保持在 1 ． 5 mm／ d ， 在采动影响范围 内，变形速度明显增大。在 工作面前 1 0 m处 ，移 近速度 达 5 0 m m／ d左 右 3 ． 2 支架栽荷 变形规律 巷道支架载荷随工作面推进的变化关系 如图 3 所示 要 塞 制 一 嚣 誊 图 3 巷道压力 随采 面推进的变化 1 工作面前 5 o ～6 0 m 以外，支架顶压 保持在 Z O 4 o k N { 架之间，进人工作面采动 影响范围以内，支架顶压逐渐升高 ，在面前 方 2 0 m处达到 9 0 k N左右 ，至面前方 1 0 m处 达 1 3 0 k N／ 架。 2 帮压明显小于顶压 ，而煤壁侧帮压 又小于充填体侧帮压。在工作面采动影响范 围之外 ，煤帮压 0 ～2 0 k N ／ 架 ，充填体帮压 0 ～ 2 5 k N／ 架 ； 进人工作面影响范围内， 帮压缓 慢升高， 面前 1 5 m帮压快速上升，在工作面 前 1 0 m 处 充 填 体 帮压 达 6 5 k N，煤 帮 压达 2 5 k N。 4 沿空留巷复用效果 1 充填体在巷道复用期内承载能力比 充 填初期下降 4 0 左右 。在工作面采动影响 范围之外 ，充填体 8 0 保持完好 ，仅个别地 矿山压力与顶板量理1 9 9 8№a 3 5 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 煤矿冲击矿压及防治技术 评介 中国矿 业大学 马跃龙 冲击矿压现象是严重威胁煤矿安全生产的灾害之一，它是指矿山井巷或采场周围矿体和 围岩由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。冲击矿压这 种现象在我国不同地区的煤矿有着不同的称谓，常见的 “ 岩爆” 、“ 煤爆” 、“ 矿山冲击” 、“ 冲 击地压”都属于此类现象。对于冲击矿压的发生杌理及防治技术一直是国内外采矿界研究的 课题之一， 目前 已取得 了不少突破性进展 ，积累了一些测试及 防治技术 ，但仍未从根本上得 到 解 决 。 中国矿 业大学出版社 出版的 煤矿冲击矿压及 防治技术 闳长江、 凡启、周廷振等编 著 是近年来出版的有关煤矿冲击矿压研究方面的一部不可多得的新作， 该书内容系统全面， 理论联 系实际，内容涉7 ／ ． f 0 冲击矿压发生机理及防治技 术的方方面面。全书共五章 ，第一章 冲击矿压综述，介绍了冲击矿压的特征、分类，以及国内外冲击矿压概况j第二章冲击矿压 成 因和机理 ，介绍 了与形成冲击矿压密切相 关的弹性变形能 冲击倾向 ，以及冲击矿压的影 响因素；第三章介绍了冲击矿压的各项治理措施，即开采解放层、开采技术措施、煤层注 水、煤层卸压爆破j第四章介绍了冲击矿压各项预测技术，即钻屑法、岩体应力测量与结构 应力场形迹分析、圃岩变形观测、 地音与微震监测；第五章介绍了冲击矿压的综合防治技术。 随着我国煤矿开采深度的连年增加，冲击矿压显现必将 日 趋频繁，相信 煤矿冲击矿压 及防治技术一书的及时出版，必将有助于煤矿现场工程技术人员、干部和工人对冲击矿压 这一灾害的认识水平 ，提 高防范能力，确保煤矿安全生产顺利进行 。 点破坏 ； 但在工作面采动影响的范围以内， 则 破坏严重， 到工作面前方 5 m， 充填体 8 o 以 上遭到破坏 。 - 2 从统计的支架折损情况和巷道收缩 率来看三种支护形式 插底式可缩性梯形 支 架、双 向可缩性 梯形 支架、双 棚 刚性支 架的巷道断面收缩率分别为 6 O ％、4 8 、 3 4 ％左右 ，支架折 损率分别为 8 O 、2 2 、 4 2 左右 。 3 由于 留巷时间过长、巷 内支架不适 应变形特点等原因，巷道返修量大 返修成 本已达掘巷成本的 6 o 。 5 结语 3 6 1 9 9 8 ． №3 矿山压力与硬板管理 1 巷旁充填沿空留巷复用期间的矿压 显现要 比留巷初期强烈得多。因此．不仅应 注意留巷本身的效果，更应注意复用时的效 果 。 z 沿空 留巷后尽快安装复用，否则充 填材料表 层将出现风化 ，强度下降，致使巷 遭维护量增大，经济效果不明显。另外，要 进行新型充填材料的研究，改进材料的抗风 化性能 ， 提高长时强度及破坏后 的残余强度 。 3 沿空 留巷要经历两次采动影响，而 且维护期长，因此要选用可缩性支架，支护 阻力应达到或超过 4 倍采高岩重，并具有较 高的增阻速度。 贲任编辑一 川 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆