膏体充填开采沿空留巷技术国内外研究
现状
摘要：通过研究膏体充填综采沿空留巷围岩活动特征、充填体滞后阻力，围
岩应力场演化规律，揭示中厚煤层膏体充填综采沿空留巷围岩结构运动特征，据
此形成针对性的沿空留巷围岩控制技术，指导沿空留巷工程实践的开展，对提供
煤炭资源采出率、减少巷道掘进量，以及实现Y型通风、治理瓦斯超限等难题、
推动我国无煤柱护巷技术的进步，具有极为重要的理论意义和实践价值。推行沿
空留巷，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实
意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈减亏的主
要途径之一，文章分析了膏体充填开采沿空留巷技术的国内外研究现状。
关键词：煤层开采；膏体充填；沿空留巷
0引言
我国是煤炭生产和消费大国，长期以来煤炭在我国的能源结构中一直占主导
地位，从1998～2008年煤炭在我国一次能源消费中所占比例始终在70%以上，2012年我国的煤炭消费量达到24.27亿t，占我国能源消费总量的67.1%，预计
在今后20年内煤炭依然是我国的主要能源，且在能源消费结构中所占比例达65%
左右。
我国煤炭储量虽然很多，然而人均占有量很少。我国95%以上的煤炭资源靠
井工开采，在煤炭开采中每年新掘巷道约2万km，其中采区顺槽进尺约占2/3以上，绝大部分采区顺槽长期以来一直沿用留煤柱护巷。留煤柱护巷虽然短期内对
防治窜风、自然发火起到一定作用，但造成煤炭资源的浪费。因此，研究区段不
留煤柱，实现无煤柱护巷、提高煤炭回收率和降低巷道掘进率，对矿井安全生产、增加经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。
工作面采用膏体充填处理采空区使得基本顶运动特征、覆岩变形演化规律及其力学机制与垮落法处理采空区有显著不同，同时也区别于部分充填沿空留巷基本顶三角块的回转运动形式。其特殊的上覆岩层活动规律也给巷道支护带来新的问题，开采引起的支承压力也区别于垮落法开采，沿空巷道的受力环境和围岩控制要区别与常规的沿空巷道，且沿空留巷一侧为煤帮，另一侧为充填体，属于大变形围岩，同时还要承受掘进和采动的采场应力的影响。然而目前，国内外关于膏体充填综采沿空留巷上覆岩层运动规律及围岩控制技术的研究较少，有待进一步研究。
1沿空留巷技术研究现状
国外沿空留巷研究的历史较长，比国内该技术的研究早得多。国内很多专家
学者也对沿空留巷技术做了深入研究，使得沿空留巷技术日趋完善。
孙恒虎教授等从三维空间和动态上深入研究了沿空留巷的机理，采用现场研究、模型研究和数学力学解析相结合的综合研究方法，对煤矿生产具有指导意义。李化敏教授分析了沿空留巷顶板岩层运动的过程及其变形特征，明确了顶板岩层
运动各阶段巷旁充填体的作用。谢文兵等在工程实践基础上，采用适于分析岩层
断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型，分析了留巷前巷道
支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿
空留巷的作用和效果。漆泰岳教授等通过现场实测和理论分析，对不同围岩条件
下老顶断裂引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了深入研究，提出
了使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带支护强度与变形的理论计算方法，
进而对沿空留巷整体浇注护巷带的适应性进行了研究。华心祝教授等从如何提高
顶板岩层的自我承载能力入手，提出了一种主动的巷旁加强支护方式，即巷旁锚
索加强支护，建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学
模型，并分析了巷内锚杆支护和巷旁锚索加强支护的作用机理。郭育光教授等研
究认为巷旁支护体应具有早期强度高、增阻速度快的特点，紧随工作面构筑，及
时支护直接顶，避免直接顶与上部基本顶离层，并切断采空区侧一定厚度的顶板，减小巷旁支护载荷，控制巷道变形。
我国在1991年从国外引进了高水材料巷旁充填技术，并在不同矿井进行了试验、研究和改进。应用该项技术能够达到巷道二次利用的目标，但高水材料开发较困难，料浆泌水率较大，凝结强度往往因为施工和管理的问题达不到理论结果，且成本较高，因此推广应用有困难。我国工作人员，在巷旁充填支护的思路上，发展了膏体胶结料充填、似膏体胶结料充填等技术，这些充填技术在沿空留巷中的应用效果良好。
2 巷旁充填技术研究现状
巷旁支护技术是伴随着沿空留巷技术而产生的，决定着沿空留巷的成败，是沿空留巷的关键和难点，但目前在我国并没有得到很好的解决。沿空留巷围岩稳定性的控制应该是两方面的既包括巷内围岩的控制，也包括巷旁控制技术，而后者对沿空留巷的影响要大于前者。覆岩运动规律与巷旁支护相适应，通过巷旁支护技术控制顶板的运动，可以卓有成效的保持沿空留巷围岩的稳定性。木垛、矸石带、密集支柱以及人造砌块是目前国内较为成熟和广泛应用的巷旁支护技术，但随着科技的发展，巷旁充填技术也在不断的推广。
（1）木垛巷旁支护
过去巷旁支护应用较广，其形式一般是单排木垛。木垛作为巷旁支护的优点是：支撑面积大，稳定性好，用以挡研效；架设比较灵活、方便，劳动量少；后期支撑能力大。其缺点是：木材大，随煤层厚度加大此缺点更为突出;从力学性质来看，木垛属于晚支撑承载过程中载荷增长速度很慢，且早期支撑能力太低，因而不能起到早期板下沉的作用；木垛的可缩量大，通常可以压缩到只有原始高度的40%~50%，而不能起到切断采空区顶板的作用，相反，常使脆性顶板沿巷道煤壁产生象，从而加大了巷道支架所受载荷；木垛属于宽幅巷旁支护类型，它使巷宽度加大，从而增加了巷内支架上的载荷，国外在应用沿空留巷时曾采用垛作为巷旁支护，但效果并不理想。
（2）密集支柱巷旁支护
由于应用木垛护巷存在一系列缺点，故在许多情况下，采用了密集支护作为巷旁支护。所谓密集支护作为巷旁支护是指随工作面推过之后，在采空区边缘新
架设的密集支柱。密集支柱属于刚性支护类型。与木垛相比，其优点是可缩量小，早支撑性能好，可进行切顶，架设工作量小等。木材密集支柱的缺点是木材消耗
量大，并且一般不能回收复用；当顶板或地板较软时，密集支柱易于顶地板造成
卸载，因而失去支撑和切顶作用；密集支柱的稳定性较差，在受到采空区冒落矸
石的冲击时容易倾倒，同时，由于沿空巷道两帮下沉不均，通常靠采空区一侧顶
板的下沉量大于煤体一侧，巷道顶板产生倾斜，故也会使密集支柱倾倒而失去支
撑作用；密集支柱的工作性能常受到架设质量的影响，尤其当采高较大时，密集
支柱不仅不易架设，而且也不稳定。可见，用木材密集支柱作为巷旁支护可以起
到承载、切顶和隔离采空区碎矸石的作用。它适宜在顶板岩石为中等稳定以上，
顶板属于脆性，采高在2~2.2m以下的薄及中厚煤层中使用。
（3）矸石带、料石垛巷旁支护
矸石带巷旁支护是国内外普遍采用的方式，我国在开采厚度为1.5m以下的
煤层时大量应用。矸石带作为沿空留巷的巷旁支护，具有节省支护材料，隔离采
空区，承载面积大、稳定性较好等优点。其缺点是砌矸石带的工作量大，工人体
力劳动繁重。从力学特性来看，矸石带属于宽幅、大可缩量和晚支撑的支撑物。
由于空隙大，压缩量达40%-50%，虽然压实后支撑能力可以提高，但这时顶板己
大量下沉并失去稳定性，而且矸石带较宽，又增加了顶板的悬伸宽度。因此，除
了韧性大的缓慢下沉顶板之外，对于脆性顶板，这种顶板悬伸可能造成顶板沿煤
壁断裂，并造成巷内支架上载荷增加。料石垛巷旁支护高强度有限可缩量特性，
属于早支撑类型，实现了切顶卸载，巷道变形量小，支架完整。但由于料石垛内
外两侧受力不均，故可能使石垛在承载过程中出现各种形式的变形和破坏。
（4）人造砌块巷旁支护
人造砌块作为巷旁支护，是为了节约木材、克服木垛可缩量和承载晚等缺点
而发展起来的。近二十年来，这种巷旁支护形式在国外有相当的发展，国内也有
一定应用。这种支护形式的优点是材料来源广，价格低廉；构件的刚性大，承载快，压缩20%就达到最大载荷。混凝土砌块巷旁支护的优点是前期支护阻力大、
增阻速度快、切顶效果好。缺点是可缩量较小、成本较高、构筑巷旁支护的劳动
强度大，密闭采空区效果较差，一旦砌块破坏后，它的承载能力将急速降低。适
用于顶板中等稳定的薄及中厚、中硬以上的煤层，由中国矿业大学研制的水泥、
炉渣、锯末“三合一”砌块在现场试验中取得了较好的效果。
（5）巷旁充填支护技术
随着煤炭开采技术的发展，巷旁支护的技术也得到了发展，巷旁充填技术就
是近几年来新兴的巷旁支护措施，根据输送动力源不同分为硬石膏风力输送和膏
体材料泵充填两种。硬石膏与普通水泥时硬石膏风力输送的主要组成材料，该种
方式技术上可行，但现场工程实践表明，输送过程中粉尘大，管道磨损严重、且
充填料的量又比较大，所以，该种充填方式在我国并没有得到广泛的应用。
膏体材料的研制是膏体材料泵充填研究的重点，膏体材料是一种特种水泥混
合材料，具有如用水量大、固体料用量少以及凝固体韧性好等优点。膏体材料泵
充填技术实现了机械化作业的方式，护巷性能好，提高了安全性，减少了人员的
使用和材料的浪费。两侧的支架和支柱保护着充填带与煤层顶底板形成的整体，
使得该种巷旁支护方式可应用在工作面开采要求，推广了沿空留巷的应用范围。
3 膏体充填技术研究现状
膏体充填也叫高浓度胶结充填，是为了克服低浓度胶结充填泌水量大的问题
而提出的，历史上有记录的最早的膏体充填成功案例是1979年德国的格伦德铅
锌矿。经过国内外工程技术人员和科研工作者的努力，以浓度高、泌水低为代表
的膏体充填形成并在国内外快速发展。
膏体充填技术主要由充填材料、充填系统、采动覆岩控制理论三部分组成，
其中充填材料是膏体充填技术的核心，膏体充填材料的性能决定着充填效果，若
膏体材料性能优良且配比恰当，则充填体的工作性能、力学性能和变形性能良好，反之，则充填体的各项性能不合格，无论是在膏体的输送还是对上覆岩层的支撑
方面都受很大影响，造成充填效果不佳，最终导致充填开采的失败。因此，充填
材料的选择和合理配比是充填开采成功与否的关键所在。
膏体充填技术在国外金属矿山己经有20多年的发展历史，国内很多专家学
者和工程技术人员也对该技术进行了大量的研究与实践，并取得大量的成果。制
得的煤矸石似膏体充填材料的物理性能、力学性能等均能满足国家水泥标准要求，可以用于矿区似膏体充填。因此，工程技术人员和科研工作者的研究和矿井膏体
充填开采试验的成功实例充分证实了膏体充填开采是切实可行的开采方法，是资
源合理回收与环境保护协调发展的开采方法，是利国利民、造福人类的开采方法。
参考文献：
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[2] 罗斐.基于协同论的中国能源消费结构优化研究[D].中国矿业大学(北京)，2009.
[3] 马金龙.沿空留巷围岩变形特征与巷旁支护研究[M].西安科技大学，2009.
六盘水师范学院大学生创新创业训练计划项目(项目编号：2021cxcy51)
作者简介：
罗杰元（1999.08-）男，布依族族，贵州省长顺县人，在读本科，主要从事采矿工程方面学习研究
中国膏体充填技术研究进展概述 刘琼;张希巍 【摘要】充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物，在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势，研究与发展膏体充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。简要回顾了膏体充填技术的发展历程，着重介绍了国内膏体充填技术的应用及发展，以膏体充填技术的工业链为主线，分别介绍了料浆制备、管道输送及充填体对地压维护等方面的研究成果，并从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。%Backfill paste is a high-concentration mixture,composed of cement,sand and water in certain proportions.It has obvious advantages in environment protection,working environment and stress maintenance,so the research and development of backfill paste technology is of great significance to the future deep metal mining and "three under"mining.The develpment history of paste backfill technology is reviewed briefly,the application and achievements of the paste backfill technology are introduced em-phatically.According to the industrial chain of paste backfill technology,the achievements of the slurry preparation,pumping and stope around pressure of backfill maintenance are analyzed respectively.Besides that,the contents need to conduct further research of the paste backfill technology is summarized from the two aspects of the research of theory and technology of paste backfill and application and development of paste backfill equipment.
膏体充填技术现状及其应用研究 摘要：充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物，在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势，研究与发展膏体 充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。从膏体充填理论技术 研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内 容进行了总结。 关键字：膏体充填技术；现状；措施 1膏体充填材料的现状 膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强，应用过程中即使 在密闭的管道中静止数小时，也不会发生沉淀、分层、离析等现象，应用管道输 送不易发生堵塞。膏体充填料浆的质量浓度高75%～82%，一些料浆在添加骨料 后质量浓度可达到88%，而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。正是 膏体浓度大，其屈服切应力及塑性黏度比较强，必须通过外力克服料浆自身的屈 服应用才能流动。其在管道中的流动状态为结构柱塞流，在整个管道中进行整体 平推运动，同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变， 因此稳定性更高。 膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性，可保证料浆在管道输送过程中具有 较强的抵抗变形能力，每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形，虽然在通过管 道的弯管、接头等部位是形状有所改变，但是其基本结构、成分等均未发生变化。膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水，即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。膏体料浆中包括细粒级物料，比如粉煤灰，使用这些物料作为骨料，可保证 骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。充填前无须 进行复杂的隔离，也不用建设过滤排水设施，不仅不会影响采煤工作面的结构， 而且充填水也不会对井下环境造成污染。而传统的水砂充填需要进行专门的过滤 排水，并且排水过程中料浆中的固体颗粒可能会被带出，井下排水、清理沉淀等 工作量也有所增加。 膏体充填料浆初凝时间短，而且可以根据煤矿的实际情况对料浆的配方进行 调整，材料的初凝时间、初凝强度及终凝强度也会发生改变，可以保证料浆在更 短的时间内对围岩产生支撑力，最大限度上延缓围岩变形，保证下阶段工作可及 时进行。 2某煤矿膏体充填开采技术应用实例 2.1充填方案设计 该煤矿膏体充填工作面与普通综合工作面布置基本相似，工作面沿倾斜方向 上方为材料巷，可起到通风、运料、行人的作用；运输巷则布置在工作面沿倾向 下方，运输巷实现沿空留巷，以作为下工作面材料巷使用。充填管路通过地面钻 孔或井筒下井后沿运输巷布置，工作采用充填专用液压支架进行防护，两巷用单 体液体支柱进行防护。充填前要用清水充分润湿输浆管，直至清水到达充填工作 面为止；安排专业技术人员巡视充填管路，排除跑漏液现象，保持管路畅通。地 面制浆站开始下放充填膏体。完成割煤后从工作面按照自下而上的顺序撤回支柱，撤换完毕后在充填巷道两端砌筑厚度约0.6m的挡浆墙，墙四周掏槽深度至少在0.3m以上，如果煤壁松软，则要注意加大掏槽深度；挡墙位于下出口的位置则要良好密闭，以免发生漏水、跑浆。墙外支设一排单体液压支柱，注意支柱与挡浆 墙之间必须保持0.2m的间隙，中间再用木板加实，以免发生墙体倾倒或跑浆漏
沿空留巷技术 沿空留巷就是在工作面后方沿采空区边界维护住已经使用过的回采巷道为下一区段煤层开采服务，已经成为煤矿开采技术的一项重大改革。沿空留巷技术能够实现Y型通风方式、解决工作面瓦斯超限问题，还能具有合理开发煤炭资源、提高煤炭资源采出率、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、防止孤岛工作面产生、缩短搬家时间、防止发火等优势，对改善矿井技术经济效益、增强矿井安全生产极为有利。沿空留巷与有煤柱护巷比较，无论在技术经济上、还是生产安全上，都具有绝对性的优势。 但实际沿空留巷的应用并不理想，沿空留巷技术的优势没有得到充分发挥，上述问题没有得到彻底解决。主要原因就是沿空留巷关键技术一直没有取得重大突破，主要包括两个方面的问题：一是巷道支护材料不过关，留巷后在顶板压力下巷旁支护很快失效，导致沿空留巷变形破坏严重，维修十分困难，而且巷旁支护的破坏导致漏风严重，给安全生产带来重大隐患；二是施工工艺原始，基本是人工操作，施工困难且速度缓慢，难以实现高产高效，尤其是综采工作面，传统沿空留巷的施工进度、施工质量及巷旁支护方式难以适应综采速度快、现代化程度高、巷道断面大及支护质量要求高的特点。 沿空留巷技术现状 2.1. 密集支架形式基本不可取 沿空留巷在上世纪研究初期基本上都是以支架形式完成。那时候各种支架形式的应用曾经解决过许多回采工作面的无煤柱采煤问题。但都是应用到一些采面地压相对较小并且煤层赋存条件较好的无自然发火的低瓦斯矿井。而且应用情况也不能令人满意。 这种方式因为支护材料品种多，工作量大，支护效果差，采空区隔离效果差等问题现在很少应用。 2.2. 矸石堆垛方式应该淘汰 矸石堆垛法是一种看似简单经济的做法，但因为该方法不能达到及时有效支撑顶板，容易造成顶板过量下沉导致巷道不利于回采工作。这种方式虽然材料单价低，但会消耗大量的人力，而且隔离效果很差，因此适应面很小。一些好的方法的出现会加速这一方法的淘汰。
膏体充填特点及其现状分析 摘要：介绍了膏体充填采矿法在国内外的发展现状及技术上可行，经济上合理，安全上可靠和具有可持续发展的优点，概述了膏体充填的特点和各种充填法的比较。 关键词：膏体充填技术工艺环保先进 0 引言 绿色采矿是采矿发展的必然趋势。采用无尾矿充填采矿法，可以提高矿物回 采率，减少对地面土地的贫化率，充分利用资源，有效控制地压，房屋和地表塌 陷和可在“三下”开采等优点，膏体充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展 的过程中得到创新与发展。 1 膏体充填 所谓膏体充填就是把煤矿尾矿矸石山的煤矸石、劣质土和电厂的尾料粉煤灰 等固体废物在地面加工成的膏状浆体，利用高密度固体充填泵和重力的作用下通 过管道泵送到井下工作面，适时充填采空区的采矿方法。膏体充填的关键是要在 井下工作面采空区形成以膏体料浆为主的覆岩支控体系，实时而有效控制地表开 采沉陷在建筑物允许值范围内，保护地下水体不受破坏，提高煤炭资源采出率， 改善矿山安全生产条件的目的，此工艺技术上可行，经济上合理、安全上可靠， 被誉为21世纪绿色开采新技术。 2 膏体充填技术特点 2.1 浓度高一般膏体充填材料质量浓度>75%，目前最高浓度达到88%。而普 通水砂充填材料浓度低于65%，如，我国阜新矿区水砂充填水砂比，新平安矿为2.7:1~5.3:1，新邱一坑为1.2:1~2.1:1，高德八坑为2:1，按照质量浓度小于50%。 2.2 流动状态为柱塞结构流。水砂充填料浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征，管道横截面上浆体的流速为抛物线分布，从管道中心到管壁，流速逐渐由 大减小为零，而膏体充填料浆在管道中基本是整体平推运动，管道横截面上的浆 体基本上以相同的流速流动，称之为柱塞结构流。 2.3 料浆要求不沉淀、不泌水、不离析。膏体充填材料这个特点非常重要，而要达到这三个标准，就必须时刻把握原料的所有参数，要搞好充填泵送系统的过 程控制，井上井下协调配合，积极应对充填工艺中出现的各种问题，才能达到料 浆要求。 2.4 无临界流速。最大颗粒料粒径达到25mm，流速小于1m/s仍然能够正常 输送。 2.5 膏体充填体压缩率低。一般水砂充填材料（包括人造砂）压缩率为10%左右，级配差的甚至达到20%，水砂充填地表沉陷控制程度相对较差，通常水砂充 填地表沉陷系数为0.1~0.2（新汶矿区水砂充填地表沉陷系数为0.13~0.17），许 多条件尚需要与条带开采结合，留设条带煤柱才能够达到保护地表建筑物的目的。而膏体充填材料中固体颗粒之间的空隙由胶结料和水充满，一般压缩率只有1% 左右，控制地表开采沉陷效果好，“三下一上”压煤有条件得到最大限度的开采出来。 3 膏体充填的研究现状 膏体充填最初来源于金属矿山，是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的第四代先进充填技术。 世界上记载有计划的矿山充填已经有近百年的发展历史，经历了废石干式充
膏体充填开采沿空留巷技术国内外研究 现状 摘要：通过研究膏体充填综采沿空留巷围岩活动特征、充填体滞后阻力，围 岩应力场演化规律，揭示中厚煤层膏体充填综采沿空留巷围岩结构运动特征，据 此形成针对性的沿空留巷围岩控制技术，指导沿空留巷工程实践的开展，对提供 煤炭资源采出率、减少巷道掘进量，以及实现Y型通风、治理瓦斯超限等难题、 推动我国无煤柱护巷技术的进步，具有极为重要的理论意义和实践价值。推行沿 空留巷，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实 意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈减亏的主 要途径之一，文章分析了膏体充填开采沿空留巷技术的国内外研究现状。 关键词：煤层开采；膏体充填；沿空留巷 0引言 我国是煤炭生产和消费大国，长期以来煤炭在我国的能源结构中一直占主导 地位，从1998～2008年煤炭在我国一次能源消费中所占比例始终在70%以上，2012年我国的煤炭消费量达到24.27亿t，占我国能源消费总量的67.1%，预计 在今后20年内煤炭依然是我国的主要能源，且在能源消费结构中所占比例达65% 左右。 我国煤炭储量虽然很多，然而人均占有量很少。我国95%以上的煤炭资源靠 井工开采，在煤炭开采中每年新掘巷道约2万km，其中采区顺槽进尺约占2/3以上，绝大部分采区顺槽长期以来一直沿用留煤柱护巷。留煤柱护巷虽然短期内对 防治窜风、自然发火起到一定作用，但造成煤炭资源的浪费。因此，研究区段不 留煤柱，实现无煤柱护巷、提高煤炭回收率和降低巷道掘进率，对矿井安全生产、增加经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。
工作面采用膏体充填处理采空区使得基本顶运动特征、覆岩变形演化规律及其力学机制与垮落法处理采空区有显著不同，同时也区别于部分充填沿空留巷基本顶三角块的回转运动形式。其特殊的上覆岩层活动规律也给巷道支护带来新的问题，开采引起的支承压力也区别于垮落法开采，沿空巷道的受力环境和围岩控制要区别与常规的沿空巷道，且沿空留巷一侧为煤帮，另一侧为充填体，属于大变形围岩，同时还要承受掘进和采动的采场应力的影响。然而目前，国内外关于膏体充填综采沿空留巷上覆岩层运动规律及围岩控制技术的研究较少，有待进一步研究。 1沿空留巷技术研究现状 国外沿空留巷研究的历史较长，比国内该技术的研究早得多。国内很多专家 学者也对沿空留巷技术做了深入研究，使得沿空留巷技术日趋完善。 孙恒虎教授等从三维空间和动态上深入研究了沿空留巷的机理，采用现场研究、模型研究和数学力学解析相结合的综合研究方法，对煤矿生产具有指导意义。李化敏教授分析了沿空留巷顶板岩层运动的过程及其变形特征，明确了顶板岩层 运动各阶段巷旁充填体的作用。谢文兵等在工程实践基础上，采用适于分析岩层 断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型，分析了留巷前巷道 支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿 空留巷的作用和效果。漆泰岳教授等通过现场实测和理论分析，对不同围岩条件 下老顶断裂引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了深入研究，提出 了使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带支护强度与变形的理论计算方法， 进而对沿空留巷整体浇注护巷带的适应性进行了研究。华心祝教授等从如何提高 顶板岩层的自我承载能力入手，提出了一种主动的巷旁加强支护方式，即巷旁锚 索加强支护，建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学 模型，并分析了巷内锚杆支护和巷旁锚索加强支护的作用机理。郭育光教授等研 究认为巷旁支护体应具有早期强度高、增阻速度快的特点，紧随工作面构筑，及 时支护直接顶，避免直接顶与上部基本顶离层，并切断采空区侧一定厚度的顶板，减小巷旁支护载荷，控制巷道变形。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应 用探讨 摘要：条带膏体充填采矿技术是一种重要的地下采矿方法，它通过将膏体充填到采矿空间中，实现对矿体的稳定支撑和回收。这种技术在矿业工程中得以广泛应用，为矿山开发和资源利用带来了新的思路和机遇。基于此，本文章对采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用进行探讨，以供参考。 关键词：采矿工程；条带膏体充填采矿技术；应用要点 引言 条带膏体充填采矿技术基于高流动性和可塑性的膏体，可以在地下挖掘过程中填补空隙并形成支撑结构。该技术具有较高的填充效率、资源利用和环境保护的优势，适用于各种采矿工程和地下工程项目。然而，该技术的应用仍面临着一些技术挑战和工程难题，需要进一步研究和实践来完善和提升其应用效果。 1条带膏体充填采矿技术的原理 条带膏体充填采矿技术是一种在采矿过程中利用粉状或浆状材料将空隙区域填充并形成支撑结构的方法。条带膏体是一种由水、填充剂和添加剂组成的混合物，具有较高的流动性和可塑性，可以填充各种大小和形状的空隙。条带膏体在固化后能够形成坚硬的填充体，具有足够的强度和稳定性，可以提供支撑和加固地下空间。通过将条带膏体注入到待充填区域，可以有效地管理地下空隙，并预防由于开采引起的地面沉陷和裂缝的产生。条带膏体充填可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料，实现资源的综合利用和环境保护。 2条带膏体充填采矿技术的优势和局限性 2.1优势
条带膏体充填采矿技术可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料进行填充，实现资源的综合利用和环境保护。充填技术能够有效填充开采后的空隙，减小地面沉陷和裂缝的产生，降低对地表建筑物和基础设施的影响。通过填充空隙并形成支撑结构，充填技术可以最大限度地提高采矿效率，减少资源浪费。充填体具有较高的强度和稳定性，可以加固和支撑地下空间，减少地质灾害风险，改善工作环境安全。相比传统采矿方法，条带膏体充填采矿技术产生的环境污染更少，对水、土壤和空气等自然资源的影响更小。 2.2局限性 条带膏体充填采矿技术涉及到膏体配制、注入控制和固化等多个环节，技术要求较高，操作较复杂，需要专业的设备和技术支持。相比传统采矿方法，条带膏体充填采矿技术的实施成本较高。包括膏体配制成本、设备投资、人力成本和管理费用等因素。条带膏体充填后需要一定时间进行固化，固化时间较长可能会对采矿进程造成一定的限制。由于填充过程中受到地质条件、膏体配制和注入等因素的影响，不同区域、不同时间填充所得充填体的强度可能存在差异，需要进行合理的充填设计和监测控制。 3采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用要点 3.1条带膏体配制 根据工程要求，确定填充剂（如砂、矿渣等）、水和添加剂（如增稠剂、抗裂剂等）的比例。配比应充分考虑充填材料的流动性、抗裂能力和固化时间等因素。按照确定的配比，将填充剂、水和添加剂加入配制设备中。通过适当的搅拌方式（如机械搅拌、气泡注入等），将各组分充分混合，形成均匀且具有流动性的条带膏体。在配制过程中，可以根据实际情况进行适当的优化调整。例如，根据膏体流动性的调整，可增减水分或添加增稠剂；根据充填空隙的特点，可调整填充剂的粒度分布。 3.2空隙预处理
林西矿膏体充填开采技术研究与应用 摘要：林西矿建矿已有百年历史，随着开采深度的逐渐增加，煤炭可采储 量不断减少，“三下”压煤占地质储量的84%。为保证矿井延续，林西矿结合现 有条件，建设ct1021-1充填工作面，降低对地面建筑影响，延长矿井服务年限， 经济和社会方面均有较好的意义。 关键词：充填开采；膏体充填；煤矿；地质储量 1.研究背景 林西矿矿井储量多为“三下”压煤，合计压煤地质储量为12392.1万吨，占 矿井地质储量的84.7%，为保证经济效益，需实行充填开采。 对比各类充填方法，膏体充填料浆具有均质性好、密实度高、充填体强度大 的优点，对岩层移动与地表沉降控制效果好。并且林西矿有多座矸石山提供充填 原料，附近有电厂可提供粉煤灰，结合原料来源与充填效果等方面因素，我矿使 用膏体充填技术为最优方案。 1. 支护工艺 2.1膏体充填液压支架 工作面顶板支护采用ZC7000-16.5/26型膏体充填液压支架60组（包含5组 隔离支架，采面安装位置为第3组、17组、31组、45组、58组）。 支架的楔形尾梁与顶梁后端采用铰接，尾梁能够上下摆动适应顶板的起伏变化，尾梁端部成楔形，既能保证充填体凝固后支架的顺利推进又能增加采空区的 充填高度。 支架尾梁采用外套式伸缩结构，尾梁外套部分可在内部伸缩千斤顶作用下伸 缩运动，满足支架对后部采空区顶板支护要求。
2.2膏体充填隔离液压支架 支架底座后部通过推移千斤顶与伸缩式隔离模箱相连。隔离模箱为高度可伸 缩的立方体结构形式，通过模箱内部伸缩千斤顶实现高度调节，高度范围 1.6~ 2.6m，宽度与支架相同，长度大于2倍采煤机截深。 3.回采工艺 正常情况下及时移架：割煤→（距采煤机后滚筒6m～9m）移架→（距采煤机10～15m）移刮板输送机→联网→重复以上操作→（割三刀达到充填步距，支架 前移时，使挡墙组合缓慢放下，形成充填隔离区）充填。 顶板破碎（煤壁片帮）时超前移架：割煤→伸前梁→（距采煤机后滚筒6m～ 9m）移架→（距采煤机10～15m）移刮板输送机→联网→重复以上操作→（割三 刀达到充填步距，支架前移时，使挡墙组合缓慢放下，形成充填隔离区）充填。 4.充填工艺 CT1021-1膏体充填工作面采用的是在待充填区域上下两端头打设隔离墙，结 合隔离液压支架把整个待充填区隔离为多个封闭的空间进行充填（包括上下两端头）的施工方法。 4.1隔离工艺 待充填区支设临时支护→上下两端头隔离→工作面隔离 4.1.1待充填区隔离施工方法 （1）支架与顶板之间的隔离 首先适当降低液压支架，然后在后尾梁上面铺上草袋子和泡沫板等填充严实，最后升起支架，使支架与顶板接顶严实，密封好支架与顶板之间的空隙。 （2）支架与支架之间的隔离
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的 应用 摘要：在煤矿采空区开采的过程中，膏体填充技术发挥着重要的作用。膏体 充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式，膏体充填开采技术有利于优化煤 矿生产环境，避免塌陷、滑坡等安全事故，促进煤矿开采效率的提高。煤矸石、 粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料，诸如此类固体废弃物的应用价值 得以充分发挥，避免资源浪费问题，与节能环保、经济高效的生产理念相契合。 本文首先分析膏体充填开采的必要性，其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区 的应用，煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性 途径,以供参考。 关键词：煤矿开采；采空区；膏体充填开采；效果评价 引言 煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术，在地表沉陷 控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技 术优势。煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题，同时也减少了运输、提升等 工序，节能降碳效益十分显著。煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和 洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求，顺应“碳达峰、碳中和”战略，有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。 1膏体充填开采的必要性 （1）膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题，也可以节省矸石处理费用。（3）可以提高煤炭资源采出率，防止煤炭资源的永久性浪费。（4）村庄搬 迁难度大，征地困难，膏体充填开采可以实现不搬迁开采，同时可以防止地表塌 陷坑的出现，保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用 2.1工艺流程分析 在实际进行煤体开采时，通常情况下，包括了多项采煤环节。比如针对现有 的工作面，需要进行扩帮回采。在此基础上，还需要开展联合支护工作，并在工 作面之上，完成条带掘进，才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。膏体充填 开采技术工艺流程如下：首先，结合工作面实际情况，开展条带掘进施工，为提 升掘进面的工作效率，需要采用综掘自动化掘进巷道，从而尽可能减轻施工人员 劳动强度从中采掘更多煤炭资源，避免出现资源浪费问题。后续在进行煤炭运输时，可以采用胶带输送机、刮板输送机等，在这一过程中，还应注意配合采用单 体液压支柱，完成对巷道的支护工作。在具体开展施工的过程中，应对工作面进 行全面检查，做好杂物情况。然后在工作面之上，选择合适的位置，打设钻孔， 实施爆破。在爆破期间，禁止闲杂人等靠近爆破施工现场，避免发生安全事故。 在完成爆破后，由技术人员下场，实施敲帮问顶工作，此时围岩经过爆破，已经 变得比较松散，因此非常易于清理。在将围岩全部清除后，再进行临时支护，避 免发生坍塌问题。在确保采煤工作环境安全后，再进行出煤操作。随后还需要结 合实际情况，做好支架的架设，并延长刮板运输机，便于煤炭长距离稳定运输。 2.2料浆的配制 根据设计配合比、浓度要求等取用原材料，做充分的拌和，得到均匀性较好 的充填浆体。煤矿膏体充填施工中仅采用少量的胶结料，因此制作的是“极贫” 混凝土。充填浆体必须具有良好的流动性和固结性能，保证充填结构体的稳定性，进而有效控制地表沉陷量。具体的配料制浆作业要点如下：①各类原材料均要进 行称重计量，为保证称量结果的准确性，在静态条件下称量。②适配高精度的称 重传感器，用于精准控制材料的用量。③联合应用PLC可编程控制器和工控微机，根据预设的参数控制配料系统，实现自动配料。准确测定煤矸石、粉煤灰的质量，根据测定数据评价变化特征，根据实际变化动态调整配合比。④浆液的拌和采用 周期式混凝土搅拌机，启用前检验装置的性能。 2.3综合机械化膏体充填技术
煤矿膏体充填开采项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (17) 2.1项目提出背景 (17) 2.2本次建设项目发起缘由 (19) 2.3项目建设必要性分析 (19) 2.3.1促进我国煤矿膏体充填开采产业快速发展的需要 (20) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22) 2.4项目可行性分析 (23) 2.4.1政策可行性 (23) 2.4.2市场可行性 (23) 2.4.3技术可行性 (23) 2.4.4管理可行性 (24) 2.4.5财务可行性 (24) 2.5煤矿膏体充填开采项目发展概况 (24) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25) 2.5.2试验试制工作情况 (25) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)
膏体充填技术的现状与展望 ****** ****** *** 近20年来，膏体充填技术取得了很大的进步，在全世界范围内备受关注，尤其是在加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。膏体充填技术可以使用全尾砂，具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点，是充填技术的发展方向。我国也不例外，从上世纪80年代起就开始跟踪研究膏体充填技术，先后在金川有色金属公司、大冶有色金属公司、驰宏锌锗股份有限公司进行试验研究，在尾砂浆浓密制备、水泥添加以及膏体搅拌制备、膏体泵压输送等方面取得了突破。 一、膏体充填技术提出的背景 矿山开采一直有两大问题：安全生产与环境保护。安全问题，主要是从地下采出矿石后留下空场，空场上部的岩石垮落造成人员伤亡和财产损失；环保问题，主要是矿石中有用金属提取后剩下的固体废弃物。 据统计，我国现有大大小小的尾矿库12000多座，金属矿山堆存的尾矿达到80亿t以上，且以每年6亿t的速率增长。目前，全尾处置方式主要分为井下充填与地表堆存，其共同特征是尾矿制备与输送浓度低。在进行低浓度胶结充填时，砂浆浓度较低，需要以较高的流速输送，管道磨损严重；进入采场后，由于含水率较高，料浆凝固时间长，容易离析分层，强度低，脱水困难；一些固体废弃物含有大量的有害物质，如氯离子、铜离子、砷离子等，可能影响到人们的用水安全。另外，尾矿浆低浓度地表排放使得尾矿库中含有大量的水，尾砂固结时间长，尾矿库浸润线高，增加了尾砂振动液化的可能性，降低了安全等级；同时，排入的尾砂浆浓度低使得尾矿库的有效库容降低，缩短了使用年限。 为了解决上述问题，使用尾砂时必须提高其浓度，因此提出膏体充填技术。 二、膏体充填技术的定义、分类 将一种或多种充填材料与水进行优化组合，制备成具有良好稳定性、流动性和可塑性的牙膏状胶结体，在重力或外加力作用下以柱塞流的形态输送到采空区完成充填作业的过程称为膏体充填。 当砂浆的体积浓度大于50%时，料浆呈稳定的粥状膏体，并像塑性结构体一样在管道中作整体运动，膏体中的固体颗粒一般不发生沉淀，层间也不出现交流，而呈现“柱塞状”的运动状态。膏体柱塞断面上的速度和浓度的变化为常数，只是润滑层的速度有一定的变化。细粒物料像一个圆环，集中在管壁周围的润滑层慢速运动，起到“润滑”的作用。由于膏体料浆的塑性粘度和屈服切应力均较大，因而必须施加外力克服膏体屈服应力后，方可流动。
沿空留巷技术研究与应用 沿空留巷技术是一种针对地下矿山开采过程中的巷道支护问题的新型技术，通过在巷道上方留置一定宽度的空间，利用支撑结构来实现巷道的支护，有效地解决了传统巷道支护方式存在的问题。近年来，沿空留巷技术在矿山工程中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。本文将重点介绍沿空留巷技术的研究现状和应用场景，并对其未来的发展方向进行探讨。 一、沿空留巷技术的研究现状 1.技术原理 沿空留巷技术是一种在地下矿山开采过程中利用巷道上方留置一定宽度的空间，通过支撑结构来实现巷道的支护的新型技术。其主要原理是通过在巷道顶部安装钢架或悬吊支撑结构，将顶板处的分散荷载集中到支撑结构上，从而减小了顶板的荷载，增加了巷道的承载能力，并且在支撑结构的作用下，有效地减小了地质应力对巷道的影响，降低了巷道的变形和开裂。 2.研究进展 近年来，针对沿空留巷技术的研究取得了一系列的进展。学者们对支撑结构的形式、材料、安装方式等进行了深入研究，提出了一系列有效的支护方案。通过数值模拟和物理模型试验等手段，对沿空留巷技术的支撑效果进行了分析和验证，为其在实际工程中的应用提供了科学的依据。 1.岩石类矿山 在岩石类矿山的开采过程中，由于地质应力的作用，巷道顶板易出现开裂和坍塌的情况，传统的支护方式难以满足巷道的安全要求。而沿空留巷技术能够有效地减小地质应力的影响，提高巷道的承载能力，因此在岩石类矿山中具有广阔的应用前景。 2.煤矿 未来，需要进一步改进沿空留巷技术中的支撑结构形式、材料和安装方式等，提高其适用范围和适应性，以满足不同地质条件下的巷道支护需求。 2.工程应用 随着沿空留巷技术的不断改进和完善，其在地下工程中的应用将会越来越广泛。未来需要加强对该技术在实际工程中的应用，总结经验和教训，为其在工程中的规范化应用提供依据。
沿空留巷技术在东峰煤矿开采中的运用 摘要：在煤矿开采中应用沿空巷道技术已取得良好成果，为更好地适应采煤 作业安全与质量要求，必须不断总结经验，进一步改进现有问题及不足，实现安 全高效生产。 关键词：沿空留巷；煤矿开采；应用 随着市场经济的持续发展，煤矿业得到了国家的充分重视。在煤矿业持续发 展中，沿空留巷技术应用较广泛，有效节省了采煤成本，提高了开采效率，还能 有效保障运输巷道安全、人员人身安全，促进煤矿开采业的可持续发展。因此， 东峰煤矿积极引进沿空留巷技术，以提高本矿煤炭开采质量。 一、沿空留巷技术概述 1、特点。沿空留巷技术是在煤矿开采中应用的一种相对较新的技术，在进 一步提高煤矿开采率方面起着重要作用，是当前应用的巷道支护中的一种，简单 地说，沿采空区边缘维护原回采巷道，可回收传统采矿留下的保安煤柱，重新支 护上个区段巷道作为下一区段施工巷道，提高煤矿资源回收率，减少煤体损耗。 近年来由于其技术优势使用越来越多，但也出现了一些问题，需有针对性的调整 优化，以充分实现其功能并促进煤矿开采业的进一步发展。 2、应用意义。煤炭是我国主要能源，占能源总量的75%以上。但据统计，已 发生的重大煤矿事故包括煤尘、瓦斯、火灾、冲击地压、水灾等危害因素。其中，死亡人数最多的是瓦斯、煤尘爆炸、水灾。可从近年来发生的煤矿事故中看到， 造成的死亡人数绝大多数超过百人。有很多因素导致事故，包括主客观因素。为 进一步提高煤矿开采效率与安全性，沿空留巷技术在实际应用中具有重要意义。 ①起承上启下作用，为原有开采区提供有效支护，为日后采矿提供良好工作空间，满足采矿从业者需求，提高开发效率。②能有效回收开采中的浪费区域，提高开 采效率，降低整体浪费的同时提高整个操作区效率。因此，应高度重视沿空留巷 技术的开发，并积极扩大其应用优势与作用，以满足采矿需求。
沿空留巷围岩变形特征及支护技术研究 摘要：沿空留巷能够大幅度提高煤炭回采率，从而减少开采过程中巷道开挖量的一项合理措施，因此，在广大煤矿企业中，可以加强推广。国能神东柳塔煤矿作为国家能源集团首批使用该技术的矿井，经过多年的探索与研究，对沿空留巷的技术已经逐渐趋于成熟。沿空留巷开采技术的应用，相比较之前，在很大程度上提升了柳塔煤矿的煤炭回收率，从而降低了煤炭资源的浪费率；同时，沿空留巷的设计可以在工作面少掘进一条巷道，从而降低巷道的掘进率，解决了工作面采掘、接替紧张问题的同时，降低了开采的成本。然而，在沿空留巷围岩开采过程中，很容易出现变形问题，这就需要全面分析变形机理和特征，严格落实相关支护技术措施。 关键词：沿空留巷；支护技术；围岩变形；工作面 中图分类号：TD353文献标识码：A 引言 沿空留巷复用巷道围岩发生变形，经过国能神东柳塔煤矿多年探索研究，发现这是必然的。煤层开采过后，采空区老顶岩层会在矿山压力作用下发生破断失稳，随着回采的持续进行，这种破断呈现周期性的变化，最终形成弧形三角块结构，沿空巷道围岩结构特征与空间结构和覆岩结构运动状况密切关联。对沿空留巷进行高效的支护也是保证最终开采效率和安全性的关键。同时，相关工作人员要提高对沿空留巷围岩变形，以及相应支护措施对研究，采取适当方式进行适当改进，完善支护技术，保证沿空留巷生产作业能够顺利、安全进行。 1变形破坏机理概述 在开采扰动作用影响下，工作面回采巷道围岩容易产生应力集中现象，在变化、持续的集中应力作用下，巷道围岩原岩应力区、弹性区和塑性区将会沿各自的弱面、节理发生变形破坏。原岩应力区内的部分围岩在发生变形破坏后向弹性
沿空留巷支护技术现状分析 作者：夏均民王玉禄马全礼 来源：《科技资讯》 2013年第33期 夏均民1 王玉禄2 马全礼1 (1.山东科技大学山东泰安 271019; 2.阳泉煤业(集团)股份有限公司山西阳泉045000) 摘要:本文详细介绍了沿空留巷巷内、巷旁支护常用形式,详细分析了各种支护形式的优缺点及适用条件。针对我国的实际情况,分析了沿空留巷存在的技术问题,并对沿空留巷的发展提出了一些建议。 关键词:沿空留巷巷内支护巷旁充填现状分析 中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1672- 3791(2013)11(c)-0085-02 煤矿在开采过程中,岩巷的掘进会产生大量矸石,矸石堆积在地面不仅占用空间,而且污染环境。同样,工作面在回采过程中,为保障巷道的安全使用,常留设较宽的煤柱支护顶板,从而造成煤炭资源的浪费,并且煤柱的存在,还会引起煤炭自燃。沿空留巷支护技术可同时解决以上两个问题,实现绿色开采。 沿空留巷支护技术自20世纪50年代在我国试验以来[1],众多学者及现场技术人员在理论研究及技术方面都做了大量工作,其中包括巷旁采空侧充填材料的选择、充填体宽度的计算、巷内支护方案的确定、巷内加强支护材料的选择以及支护材料的运输方式等。巷道支护成败的关键是参数的选择,而参数的选择又与开采煤层的厚度、顶板结构、顶底板的物理力学性质等因素有关。随着对沿空留巷支护技术研究的深入,以上几个方面都得到长足的发展。 1 沿空留巷巷内支护结构的发展 沿空留巷的巷道要经历相邻两工作面采动的影响,为保证巷道顶板的稳定性,必须对巷道的顶板和两帮进行合理支护。目前,主要支护形式有木支护、梯形棚支护、U型棚支护、单体支柱配合走向铰接顶梁支护、锚网支护、锚网索支护以及以上几种支护形式所组成的联合支护。 木支护是最早的一种支护形式,但因其刚度低,变形能力小,一般只在顶板弯曲沉降量大的薄煤层巷中使用或作为巷道的加强和示警作用使用。 梯形棚支护[2]的作用是为了能控制住巷旁煤柱塑性区和巷道宽度范围内上覆顶板的重量,对支护进行背帮、背顶后,通过棚腿足够的支护强度,可有效保证巷道稳定性,并且巷道工字钢等支护材料经整形后可重复使用。但是,梯形棚支护属被动支护,当支护体起作用时,往往顶板已发生较大变形,并且在沿空留巷中使用,如果巷旁的充填材料接顶不好,顶板的断裂很可能会使梯形棚倾倒,从而失去支护作用。因此,该种支护方式在沿空留巷中使用,常配合单体支柱,给顶板以主动支护,并且对棚架进行防倒处理。 U型棚支护支护强度大,可给巷道侧向支护力,并且U型棚架可有一定的变形,因此,在顶帮 条件不是太好的环境中常被用来作为一种永久支护。由于从沿空留巷技术巷道要经受两次大的采动影响,巷道变形量大,当采用U型棚支护时,U型棚基本已失去变形能力,因此,每个回柱循环,需对U型棚进行扩帮处理。并且采用该支护方式进行沿空留巷时,除了在巷旁充填外,还常在巷
沿空留巷研究综述： 1.巷旁充填材料的研究与应用综述 1.1国外巷旁充填材料的研究与应用综述 前苏联在沿空留巷巷旁支护技术方面做了大量的研究工作。例如用矸石、水泥炉渣以及粉煤灰等不同配比轻质混凝土砌墙，代替人工矸石袋、木垛填石以及丛柱等[1]。 英国煤矿对沿空留巷技术的研究较多[2]。沿空留巷发展从早先的人工垒矸石带，到机械化风力构筑充填带巷旁支护技术取得了突破，但都存在固体运量大，充填效率低，留巷效果差等缺点。上世纪七十年代末，英国国家煤炭局又加紧研究巷旁充填技术，材料只要是两种浆液，一种是粉煤灰+水泥+悬浮剂，另一种是水泥+膨润土，将这两种浆液混合注入充填袋中，该方式存在的问题硬化体抗压强度低，达不到要求；随后他们又研究了一种新的充填技术，同样由两种原料组成：一种是由矾土水泥、无水碳酸钙、硅酸水泥等八种原料混合而成，另一种是由膨润土等原料组成。在此基础上，英国相关研究机构又进行了深入研究，于1979年试验成功了高水材料巷旁充填技术，这是一种更为先进的充填技术，至今仍居世界领先地位，高水材料充填已占全英巷旁充填的90%左右。 德国是世界采煤业技术最发达的国家之一[3]。早在西德时期，应用无煤柱开采沿空留巷巷旁支护主要是风力充填，60年代后充填材料大体分为三类：一是天然石膏或合成石膏，其粒度<8mm，石膏充填占整体巷道充填总量的2/3；二是粉煤灰和水泥；三是矸石加胶凝剂。这些低水材料在巷旁支护中取得了良好经济效益。膏体充填技术是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的。其在进行高浓度胶结充填试验研究同时，又进一步改进充填材料的组成和级配，提高料浆浓度，于是产生并发展了膏体泵送胶结充填工艺。 1.2国内巷旁充填材料的研究与应用综述 上世纪80年代初，原煤炭工业部为了改变我国在沿空留巷技术方面的落后局面，先后从英国、德国引进了充填材料和充填设备，并在阳泉、开滦、平顶山等矿区进行了工业性试验，取得了较好的效果。同时又组织高等院校、科研单位和生产单位共同进行充填材料和充填设备攻关。经过10多年的研究和试验，到20世纪90年代初，我国充填材料和充填设备已实现了国产化。 近几年国内研究开发并使用的一些新型的巷旁充填材料如下： （1）高水速凝材料 高水速凝材料是20世纪70年代末从英国发展起来的，而后中国矿业大学北京
沿空留巷的具体方法 LT
沿空留巷的具体方法 为了减少区段运输巷和区段回风巷之间的煤柱损失，近年来采用、推广无煤柱开采。 无煤柱开采就是紧贴采空区，保存和维护上一区段的运输巷作为下区段的回风巷，其间不留煤柱，故称为沿空留巷。 沿空留巷一般适应于开采缓倾斜和倾斜、厚度在2.5米以下的薄及中厚煤层。具体方法主要有： 1、砌筑矸石带。随着回采工作面的推进，在巷道上帮砌筑2米左右宽的矸石带，以便维护区段运输巷。 2、支设密集支柱或木垛。在巷道上帮靠近采空区处，随着工作面的推进，及时支设单排或双排的密集支柱或木垛。 3、加固原巷道的金属支架。随着工作面的推进，保持超前工作面*米，在运输巷的金属支架中支设中柱，回掉上帮腿，并沿走向支设托梁，托住金属棚梁。维护好端头，以便工作面输送机头向前移。当输送机移过后，在工作面前方再支设上帮腿，并在金属支架之间靠采空区一侧支设
密集支柱，挂笆挡矸，然后放顶。 4、采用硬石膏充填带。在巷道靠近采空区一侧，采用天然的或人工硬石膏〔硫酸钙〕，与速凝水泥作刚性充填带，这样既可支撑顶板维护巷道，又可隔离采空区，对减少自然发火危险和改善通风状况有利，但造价较高，在国内尚未广泛使用。 沿空留巷〔gob-side entryretaining〕采煤工作面后沿采空区边缘维护原回采巷道。为了回收传统采矿方式中留设的保安煤柱。采用一定的技术手段将上一区段的顺槽重新支护留给下一个区段使用。这种留巷的做法是沿着采空区边缘在原顺槽位置保存就称为沿空留巷。沿空留巷可以最大限度回收资源。防止煤体损失。 目录 1.1. 问题的提出1.1.1. 国外代表 1.1. 2. 我国典范 1.2.1. 现实意义 1.2.2. 战略意义