二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及充填效果研究分析

1、二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及充填效果研究分析二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及充填效果研究分析李軍李雷（冀中能源股份公司邢臺(tái)礦河北邢臺(tái)054026）摘要：摘要：7623工作面是邢臺(tái)礦現(xiàn)有的唯一分層充填開(kāi)采工作面，開(kāi)采煤層屬于厚煤層，且該面地質(zhì)條件復(fù)雜。本文通過(guò)礦壓觀測(cè)，得到充填工作面充填體下二次開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，通過(guò)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析充填效果，能夠有效的減小工作面片幫和冒頂，同時(shí)加強(qiáng)兩巷巷幫及三角地帶的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：充填開(kāi)采，復(fù)合頂板，礦

2、壓觀測(cè)SecondaryfillingopenminingpressureappearedtoruleeffectanalysisLIJun（XingtaiMineJizhongEnergyResourcesCpationLtd.Xingtai054026China）Abstract:7623wkingfacewastheonlyexistinghierarchicalinXingtaiMinebackfillminingfacewas

3、thickcoalseamwithcomplexgeologicalconditions.Thepapergetfilledopenfaceminingbackfillunderthesecondarypressurebehavibypressureobservation.Throughtheanalysisofstratabehaviregularityfillingeffectwhichcaneffectivelyreducedth

4、efaceribrooffallwhilestrengthenedthetwoalleytrianglezonestability.Keywds:fillingminingcompoundroofminepressureobservation邢臺(tái)礦是年產(chǎn)195萬(wàn)t特大型礦井，7623充填工作面是邢臺(tái)礦現(xiàn)有唯一的分層充填工作面，本文通過(guò)煤壁前方鉆孔應(yīng)力計(jì)、頂板下沉量、支架工作阻力、超前支護(hù)單體支撐力參數(shù)的觀測(cè)分析，得到7623充填工作面充

5、填體下二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，通過(guò)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研究，分析出分層充填開(kāi)采的充填效果。1.工作面概況工作面概況7623填工作面所采煤層為2號(hào)煤，屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)厚煤層，煤層中下部有一層厚約0.7m的夾矸把煤層分為上下兩層，上分層平均厚約3.8m，下分層平均厚約2.4m，本工作面區(qū)域內(nèi)煤層為一單斜構(gòu)造。該煤層直接頂為粉砂巖，厚度3~5m，黑灰色，砂質(zhì)均勻，節(jié)理發(fā)育，較破碎；老頂為細(xì)砂巖，厚度2—7m，灰色，含大量碳質(zhì)及碳質(zhì)夾層，局部接近風(fēng)化，顏

6、色為黃褐色，巖質(zhì)變軟，易冒落；直接底為灰色粉砂巖，厚度6~6.8m，上部含砂量較多，組織致密，下部有黃鐵礦；老底為6~7.5m厚細(xì)砂巖，灰色，顆粒均一，巖石破碎。該面為綜合機(jī)械化走向長(zhǎng)壁后退式采煤方法，采空區(qū)充填采用粉煤灰與矸石混合料。采用MG300700WD型雙滾筒采煤機(jī)進(jìn)行雙向割煤；端頭斜切割進(jìn)刀，采煤工藝為：機(jī)組進(jìn)刀割煤→拉架→拉皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)或頂拉機(jī)頭轉(zhuǎn)載機(jī)→工作面依次充填→依次搗實(shí)，一個(gè)循環(huán)完成；充填工藝為：從機(jī)頭向機(jī)尾依次充矸→

7、搗實(shí)→二次充矸→繼續(xù)搗實(shí)，多次漏矸、多次搗實(shí)，區(qū)充填料充分接頂并搗實(shí)，形成一個(gè)循環(huán)。2.二次充填工作面板層極限應(yīng)力區(qū)寬度分析二次充填工作面板層極限應(yīng)力區(qū)寬度分析2.1覆巖壓力計(jì)算模型由彈性力學(xué)原理對(duì)集中應(yīng)力半無(wú)限體平面問(wèn)題進(jìn)行求解，得到載荷在無(wú)限彈性體內(nèi)的垂直應(yīng)力計(jì)算式：(1)??????drPmiyi??213cos2式中：X0為極限平衡區(qū)寬度，m；為覆巖平均容重，kg／m3；H為工作面開(kāi)?采深度，m；m為煤層開(kāi)采厚度，m；C1、C2

8、、C3為煤層與充填體接觸面之間的粘聚力、煤層與底板接觸面之間的粘聚力、煤體本身的粘聚力，MPa；、1f、為煤層與充填體頂板接觸面摩擦系數(shù)、煤層與底板接觸面摩擦系數(shù)、煤2f3f體的內(nèi)摩擦系數(shù)；、為煤體的單軸抗壓、抗拉強(qiáng)度，MPa；為充填體形c?t?y?成的頂板及以上覆巖條件下極限平衡區(qū)的垂直應(yīng)力；為支架對(duì)煤壁的的反力，0pMPa。工作面的支承壓力分布寬度與開(kāi)采深度H、煤層開(kāi)采厚度m、充填體力學(xué)參數(shù)、充填效果均有密切關(guān)系。支承壓力參數(shù)是不穩(wěn)

9、定的，隨著工作面推進(jìn)會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)上述理論可以得到二次開(kāi)采充填體下煤層上覆頂板形成的應(yīng)力分布，如圖2所示。IIIIIIIVVIIIIIIIVV圖2充填體復(fù)合層與未充填支承壓力分區(qū)對(duì)比由上圖可以看出，由于采空區(qū)充填，并且充填體作為人工形成的上覆巖層，起到人工頂板的支撐作用。充填體作為人工形成的頂板與未充填相比，V’寬度和平均載荷應(yīng)力增大，其他三區(qū)的寬度均減小。由于充填體作為人工形成的頂板，在二次開(kāi)采時(shí)相對(duì)于未充填煤層的上覆巖層厚度增加，

10、平均壓力增大。由于二次充填開(kāi)采，充填體繼續(xù)在采空區(qū)起到支撐的作用，會(huì)使極限應(yīng)力最大值減小，峰值向工作面煤壁深處移動(dòng)。3.充填體下二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析充填體下二次充填開(kāi)采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律分析3.1鉆孔應(yīng)力計(jì)參數(shù)分析鉆孔應(yīng)力在充填開(kāi)采上層煤和充填開(kāi)采下層煤時(shí)埋設(shè)相同的位置，分別埋設(shè)在運(yùn)輸巷垂直于工作面煤壁內(nèi)，埋設(shè)深度為25m，距工作面距離為30m，參數(shù)變化如圖3所示，效果分析如下：（1）充填開(kāi)采下分層煤時(shí)鉆孔應(yīng)力計(jì)的參數(shù)比開(kāi)采上分層煤時(shí)