曲堤煤业33011与31011工作面之间下分层煤柱安全开采项目立项申报材料.doc_中文版高速下载

高水充填材料是种能在高水灰比条件下快速凝结的特种 水泥，是中国矿业大学承担的国家七五八五重点科 技攻关项目的研究成果。

高水充填材料分甲料乙料两部分， 按的比例配合使用。

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的钙矾石。

钙矾石是含 结晶水最高的水化物中最为常见的种，这是高水充填材料不 同于般水泥材料的最显著的特点之。

与般的水泥类材料相比，高水充填材料具有以下特点 高水灰比条件下结石率 当直接顶坚硬时，支架围岩体系的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，支架的工作状态为给 定变形工作状态，即基本顶的给定变形经直接顶全部传 到支架上，因此，顶板的下合体现。

分析掌握支架的工作状态，对于及 时调整和保持支架良好的工作状况良好的支架与围岩关系具 有重要意义。

支架与围岩的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。

顶板的稳定性。

液压支架工作阻力计算 液压支架工作状态的确定 处于支架与围岩相互作用体系中的支架工作状态是支架与 围岩关系的综合反映，也是基本顶的位态直接顶支架以及 底板力学特性的综工作面顶板压力 较大等现象。

回采时及时移架紧跟前滚筒移架维修好乳 化液管路和液压支架的液压系统，保持乳化液管理不漏液，保 证支架初撑力达到额定工作阻力的，支架能达到额定工作 阻力，确保山压力显现和单煤层工作面的开采不同。

主 要表现为没有周期来压或者周期来压不明显工作面超前支 承压力较小应力集中程度降低支承压力分布平缓，但是端 面顶板冒落较多顶板下沉量较大煤柱下方的覆岩破断和移 动特征上分层采过后由于上覆岩层已遭受了大范围的破断和 运动，整体性和稳定性已经发生了变化，故在下分层开采时， 覆岩破断和移动特征发生了明显的变化。

因此在工作面 回采过程中其矿充填后，顶板 稳定性比上分层巷道下方顶板好比煤柱下方顶板差，但压力 小于煤柱下方，回采时紧跟前滚筒移架采用较大的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。

总之，上分层回采后改变了下层煤开采时，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的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。

瓦斯尾巷下方工作面顶板结构特征及稳定性 位于瓦斯尾巷下方的顶板通过高水充填材料定。

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 高度达到，因此，该范围顶板管理比采空区下方破碎顶板 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的 初撑力等方法来保持顶板稳层巷道下方顶板结构特征及稳定性 上分层工作面回采以后，两顺槽顶板基本垮落，但由于煤 柱的支撑作用，靠近煤柱附近的巷道下方可能存在空隙，因此 采用高水充填材料充填空隙胶结冒落的煤岩体，充填胶结 作用下煤柱两侧煤体的完整性相对差点，般顶板岩层结构 较好，但支承压力较大，易发生片帮，顶板稳定性较好，现场 应采取紧跟前滚筒移架确保支架有较高的初撑力等方法来保 持顶板稳定。

上分上分层巷道下方顶板采空区下 方顶板瓦斯尾巷下方顶板。

下面分析这四种顶板的结构特征 及对其稳定的影响。

煤柱下方顶板结构特征及稳定性 煤柱两侧的上分层工作面回采后，在采空区侧向支承压力 水充填材料水灰比为，能胶结形成强度达到 的固结体。

下分层顶板稳定性分析与顶板管理 下分层顶板稳定性分析 根据顶板结构及应力分布可沿倾斜方向将工作面顶 板分为四种煤柱下方顶板回风顺槽充填孔布置示意 图 与瓦斯尾巷施工方案步骤基本相同，在此不再详述。

主 要不同点在于 从胶带顺槽打孔进行充填，充填固结厚度达到 即可，保持能形成比较稳定的假顶。

高 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 回风顺槽 回风顺槽 图回风顺槽与不影响工作面回采 重复以上步骤，始终保持工作面煤壁前 方的安全循环探测距离。

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 不影响工作面回采 重复以上步骤，始终保持工作面煤壁前 方的安全循环探测距离。

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 回风顺槽 回风顺槽 图回风顺槽与回风顺槽充填孔布置示意 图 与瓦斯尾巷施工方案步骤基本相同，在此不再详述。

主 要不同点在于 从胶带顺槽打孔进行充填，充填固结厚度达到 即可，保持能形成比较稳定的假顶。

高水充填材料水灰比为，能胶结形成强度达到 的固结体。

下分层顶板稳定性分析与顶板管理 下分层顶板稳定性分析 根据顶板结构及应力分布可沿倾斜方向将工作面顶 板分为四种煤柱下方顶板上分层巷道下方顶板采空区下 方顶板瓦斯尾巷下方顶板。

下面分析这四种顶板的结构特征 及对其稳定的影响。

煤柱下方顶板结构特征及稳定性 煤柱两侧的上分层工作面回采后，在采空区侧向支承压力 作用下煤柱两侧煤体的完整性相对差点，般顶板岩层结构 较好，但支承压力较大，易发生片帮，顶板稳定性较好，现场 应采取紧跟前滚筒移架确保支架有较高的初撑力等方法来保 持顶板稳定。

上分层巷道下方顶板结构特征及稳定性 上分层工作面回采以后，两顺槽顶板基本垮落，但由于煤 柱的支撑作用，靠近煤柱附近的巷道下方可能存在空隙，因此 采用高水充填材料充填空隙胶结冒落的煤岩体，充填胶结 高度达到，因此，该范围顶板管理比采空区下方破碎顶板 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的 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的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。

瓦斯尾巷下方工作面顶板结构特征及稳定性 位于瓦斯尾巷下方的顶板通过高水充填材料充填后，顶板 稳定性比上分层巷道下方顶板好比煤柱下方顶板差，但压力 小于煤柱下方，回采时紧跟前滚筒移架采用较大的支架初撑 力等方法来确保顶板的稳定性。

总之，上分层回采后改变了下层煤开采时的覆岩破断和移 动特征上分层采过后由于上覆岩层已遭受了大范围的破断和 运动，整体性和稳定性已经发生了变化，故在下分层开采时， 覆岩破断和移动特征发生了明显的变化。

因此在工作面 回采过程中其矿山压力显现和单煤层工作面的开采不同。

主 要表现为没有周期来压或者周期来压不明显工作面超前支 承压力较小应力集中程度降低支承压力分布平缓，但是端 面顶板冒落较多顶板下沉量较大煤柱下方工作面顶板压力 较大等现象。

回采时及时移架紧跟前滚筒移架维修好乳 化液管路和液压支架的液压系统，保持乳化液管理不漏液，保 证支架初撑力达到额定工作阻力的，支架能达到额定工作 阻力，确保顶板的稳定性。

液压支架工作阻力计算 液压支架工作状态的确定 处于支架与围岩相互作用体系中的支架工作状态是支架与 围岩关系的综合反映，也是基本顶的位态直接顶支架以及 底板力学特性的综合体现。

分析掌握支架的工作状态，对于及 时调整和保持支架良好的工作状况良好的支架与围岩关系具 有重要意义。

支架与围岩的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，支架围岩体系的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，支架的工作状态为给 定变形工作状态，即基本顶的给定变形经直接顶全部传 到支架上，因此，顶板的下沉量由基本顶的回转量决定。

当直接顶软弱破碎时，支架与围岩体系的变形量主要由 直接顶来承担，相比之下，可视直接顶的刚度为零。

此时，基 本顶的回转变形压力被直接顶的变形所吸收，支架所承受 的载荷为直接顶的重量。

支架处在给定载荷工作状态。

当直接顶介于软弱到坚硬时。

支架与围岩体系的变形量是由 直接顶和支架共同分配的。

支架的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的相对变化决定的。

当支架处在给定变形工作状态时，支架应具有足够的支护 强度和可缩量当支架处在给定载荷工作状态时，支架应 具有足够的稳定性。

工作面回风顺槽与工作面回风顺槽之间煤柱下 方的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的直接顶，