方破碎顶板好管理压力小于煤柱下方顶板，但由于胶结顶板强度还是小于原生顶板，现场应采取紧跟前滚筒移架确保支架有较高初撑力等方法来保持顶板稳定。采空区下方工作面顶板结构特征及稳定性采空区下方顶板结构可归为碎裂顶板，顶板压力不大周期来压不明显，但顶板破碎下沉量较大，该范围顶板管理不在本课题研究范围内，根据以往经验，该范围现场顶板管理应当采取紧跟前滚筒移架严格控制采高采用较大支架初撑力等方法来确保顶板稳定性。瓦斯尾巷生产地质条件曲堤煤业为煤与瓦斯突出矿井，开采煤层为二叠系山西组下部煤层，煤层埋深平均，煤层属特低硫低灰分高发热量无烟煤。煤层结构简单，厚度稳定，平均厚，煤层倾角，容重，煤层中局部夹层泥岩夹矸，厚度稳定，结构简单。采用分层开采，先采上分层。为降低上分层工作面上隅角和回风巷瓦斯浓度，在增加上分层工作面配风量同时，额外配备条专用瓦斯尾巷，形成通风方式，距工作面回风顺槽距工作面回风顺槽布置条瓦斯尾巷，供工作面和工作面排放瓦斯，这两个工作面于年前回采完毕。目前，已经掘进了下分层工作面回风顺槽和工作面胶带顺槽，为了提高资源回收率，准备将工作面回风顺槽和工作面胶带顺槽组合成工作面，其巷道布置示意图见图所示。回风顺槽下分层胶带顺槽下分层回风顺槽回风顺槽工作面上分层胶带上山瓦斯尾巷轨道顺槽回风上山轨道上山图工作面布置示意图工作面煤层顶底板岩性特征见表所示。表工作面煤层顶底板特征顶底板名称岩石名称厚度特征基本顶中粒砂岩深灰色，质地较坚硬，般不易冒落。直接顶泥岩粉砂岩深灰色，开采达定范围后开始冒落。伪顶炭质泥岩黑色薄层，随开采过程极易冒落底板砂质泥岩深灰色，局部较软弱，开采时围压条件改变后可能产生底鼓现象。为了提高煤炭回收率提高矿井生产效率，工作面下分层与上分层工作面呈外错型布置方式，如图所示。在回采上分层和工作面时，为加强瓦斯尾巷支护，在瓦斯尾巷布置了大量木垛，因此，瓦斯尾巷存在空洞和工作面顺槽随工作面推进基本垮落，但这条顺槽顶底板可能存在空隙，这对安全开采和工作面之间下分层煤柱存在以下影响由于曲堤煤矿煤层为高瓦斯煤层，空洞空隙内会聚积大量瓦斯，在下分层工作面开采过程中，如果积聚大量瓦斯突然释放，会影响安全开采条顺槽正下方液压支架不接顶，移架困难。为了解决以上问题，山西沁和能源集团有限公司曲堤煤业有限公司与中国矿业大学合作，拟采取高水充填材料充填瓦斯尾巷回风顺槽及回风顺槽，将空洞空隙内积聚瓦斯挤出同时胶结冒落松散煤岩体，提高顶板稳定性，为开采和工作面之间下分层煤柱提供安全保障。拟采取以下方案采用高水充填材料充填满瓦斯尾巷，在回风顺槽及回风顺槽采用高水充填材料充填后形成厚胶结顶板在进行下分层工作面工作面回采时，在瓦斯尾巷处超前循环探测，若发现空隙，再采用高水充填材料将空隙充填满，解决瓦斯尾巷正下方综采支架移架困难和瓦斯突然释放难题在下分层回采过程中，加强工作面顶板管理和瓦斯管理。充填方案瓦斯尾巷充填方案从胶带顺槽下分层向瓦斯尾巷钻孔进行充填，如图所示，首先从胶带顺槽垂直向瓦斯尾巷布置个孔等距离，每孔间距，孔径，先从胶带顺槽通过钻孔将直径为左右塑料管送到瓦斯尾巷附近，然后采用直径为英寸长度钢管与直径为左右塑料管连接钢管做封孔管，采用瓦斯钻孔封孔材料进行封孔，封孔长度为，钢管外端焊接个快速接头，与充填高压胶管能够快速联结。回风顺槽回风顺槽下分层胶带顺槽下分层回风顺槽胶带上山瓦斯尾巷轨道顺槽回风上山轨道上山钻孔布置平面图倾斜向上钻孔胶带顺槽回风顺槽胶带顺槽瓦斯尾巷煤层钻孔布置剖面图图中单位图瓦斯尾巷充填钻孔布置示意图施工步骤从胶带顺槽底板以上向上倾斜钻孔角度对瓦斯尾巷进行钻孔直达该巷顶部，需打孔见实蓝线所示向孔内塞入直径为长度为左右管向管内塞入英寸钢管钢管与管用封孔材料进行封孔，保证在充填时不跑浆液进行充填，依次通过孔将瓦斯尾巷全部充填满，充满标准是充填压力达到，充填量达到后面预计量，具体充填工艺见后面详细说明再在已充填孔中间补打钻孔见图虚蓝线所示位置，采用钻孔窥视仪观看第次充填情况，采用以上步骤再进行补充填。为了进步保证安全，在工作面回采期间从瓦斯尾巷下方下分层工作面向前打探测孔，采用钻孔窥视仪观察瓦斯尾巷充填情况，若还存在较大空隙，再从工作面打孔充填，可保证瓦斯尾巷空隙充填满及消除瓦斯尾巷正下方移架困难，见图图所示。倾斜向上钻孔胶接顶板工作面前方煤壁液压支架采空区图瓦斯尾巷工作面前方探孔布置示意图步骤工作面检修班期间，与工作面推进方向致，每隔打个水平长度向上孔探测瓦斯尾巷充填情况采用钻孔窥视仪观察瓦斯尾巷充填情况根据观察情况，决定是否进行充填若进行充填，采用水灰比为高水充填材料再进行充填，能快速凝固，不影响工作面回采重复以上步骤，始终保持工作面煤壁前方安全循环探测距离。回风顺槽和回风顺槽充填方案回风顺槽与回风顺槽充填孔布置见图所示。胶带上山瓦斯尾巷轨道顺槽回风上山轨道上山回风顺槽下分层胶带顺槽下分层乙料单独与水混合不凝结，为避免管路堵塞和定条件下不冲洗管路创造了条件，而甲料浆和乙料浆旦相互混合则快速凝结硬化。高水充填材料之所以能够在高水灰比条件下快速全部凝结硬化，是因为其水化反应生成了大量钙矾石。钙矾石是含结晶水最高水化物中最为常见种，这是高水充填材料不同于般水泥材料最显著特点之。与般水泥类材料相比，高水充填材料具有以下特点高水灰比条件下结石率凝结时间短，早期强度高并可调塑性好，凝结体单轴加压应变达时，其残余强度还能维持在峰值强度以上。凝结体具有微膨胀性改变水灰比和斯管理，具体措施如下利用瓦斯尾巷抽放管路进行采空区抽放。瓦斯检查工要不定时对切眼及工作面与瓦斯尾巷交叉处瓦斯浓度进行检测，发现有瓦斯浓度超限，立即停止作业进行处理。在瓦斯尾巷下方悬挂便携式甲烷报警仪，随时掌控该处瓦斯浓度变化情况。在回采接近贯眼时，从工作面平行顺槽方向打钻进行探测，若存在空洞立即用高水充填材料进行充填。若出现瓦斯异常，方面可以风幛导风方式稀释瓦斯浓度，另方面采取临时开放式抽放。进步加强人员培训，做好下分层工作面瓦斯监管监控记录等工作，发现问题及时处理或上报矿调度室。充填材料与工艺高水充填材料简介高水充填材料经七五和八五国家科技攻关，材料本身和相关技术已经完善，在多个矿务局应用该材料实施了沿空留巷，留巷效果良好，即将在兖矿集团南屯煤矿甘肃窑街矿务局海石湾煤矿等矿使用也可以在工作面充填空巷充填等条件下充填使用，曾经在潞安矿务局王庄煤矿兖州矿务局杨庄煤矿进行空巷充填，保证了综采放顶煤工作面安全通过充填后空巷还可以应用到巷道壁后充填，围岩注浆加固等。高水充填材料是种能在高水灰比条件下快速凝结特种水泥，是中国矿业大学承担国家七五八五重点科技攻关项目研究成果。高水充填材料分甲料乙料两部分，按比例配合使用。甲料乙料单独与水混合不凝结，为避免管路堵塞和定条件下不冲洗管路创造了条件，而甲料浆和乙料浆旦相互混合则快速凝结硬化。高水充填材料之所以能够在高水灰比条件下快速全部凝结硬化，是因为其水化反应生成了大量钙矾石。钙矾石是含结晶水最高水化物中最为常见种，这是高水充填材料不同于般水泥材料最显著特点之。与般水泥类材料相比，高水充填材料具有以下特点高水灰比条件下结石率凝结时间短，早期强度高并可调塑性好，凝结体单轴加压应变达时，其残余强度还能维持在峰值强度以上。凝结体具有微膨胀性改变水灰比和添加剂成分就能获得不同强度凝结体，可以满足不同工程需要。单位体积充填材料用量少。高水充填材料这种水化硬化反应过程可描述如下强度硬化体胶凝固化水化溶解乙料水化溶解甲料高水速凝材料高水充填材料充填体呈现明工作状态，对于及时调整和保持支架良好工作状况良好支架与围岩关系具有重要意义。支架与围岩工作状态有三种情况，分别是给定变形给定载荷和处于这两种情况之间。当直接顶坚硬时，支架围岩体系变形量主要由支架承担。因此，可把直接顶视为似刚性体，此时，支架工作状态为给定变形工作状态，即基本顶给定变形经直接顶全部传到支架上，因此，顶板下沉量由基本顶回转量决定。当直接顶软弱破碎时，支架与围岩体系变形量主要由直接顶来承担，相比之下，可视直接顶刚度为零。此时，基本顶回转变形压力被直接顶变形所吸收，支架所承受载荷为直接顶重量。支架处在给定载荷工作状态。当直接顶介于软弱到坚硬时。支架与围岩体系变形量是由直接顶和支架共同分配。支架工作状态是处于结定变形状态还是处于给定载荷状态，是由直接顶刚度和支架刚度相对变化决定。当支架处在给定变形工作状态时，支架应具有足够支护强度和可缩量当支架处在给定载荷工作状态时，支架应具有足够稳定性。工作面回风顺槽与工作面回风顺槽之间煤柱下方工作面顶板好于软弱型顶板但算不了坚硬，采空区下方顶板属于软弱破碎顶板。可以将其看成是似零刚度直接顶，工作面液压支架工作状态为给定载荷状态。液压支架工作阻力计算根据矿压理论，工作面支架承受最大压力为倍采高顶板岩石重量，周期来压强烈时取较大倍数，周期来压不强烈时取较小倍数，煤柱下方工作面支架取最大倍数即取倍采高顶板岩石重量计算。控控试中工作面上覆倍倍采高岩石所需支护强度工作面采高煤层顶板岩石容重，取控工作面最大控顶距支架支护宽度重力换算单位，型液压支架额定工作阻力。根据以上计算，可满足回采工作面顶板支护要求。下部煤层开采辅助技术工作面开采下分层，容易发生架前顶板冒落。特别是工作面上方煤柱附近受上分层工作面侧向支承压力及本工作面超前支承压力作用，容易发生片帮。下部煤层架前顶板冒落问题及对策下部煤层工作面架前顶板冒落主要有种形式即轻微冒落，滑坡式冒顶和大冒高形态，如图所示。轻微冒落滑坡式冒顶大冒高形态图冒顶