采礦技術新發(fā)展PPT課件

1、1采礦技術新發(fā)展采礦技術新發(fā)展 中國礦業(yè)大學中國礦業(yè)大學2主要內容主要內容1、動壓巷道圍巖穩(wěn)定理論與控制技術、動壓巷道圍巖穩(wěn)定理論與控制技術2、沿空留巷圍巖控制原理與技術、沿空留巷圍巖控制原理與技術3、綠色充填開采理論與技術、綠色充填開采理論與技術31 動壓巷道圍巖穩(wěn)定理論與控制技動壓巷道圍巖穩(wěn)定理論與控制技術術45破裂區(qū)彈性區(qū)塑性區(qū)彈性區(qū)極限平衡區(qū)原巖應力區(qū)原巖應力區(qū)（a）（b）井巷圍巖狀態(tài)的分區(qū)嚴格的分區(qū)近似的分區(qū)6 (a)實體煤巷道；(b)煤柱巷道；(c)沿空巷道；(d)無直接頂、底的煤柱巷道。分布狀態(tài)：(a)“”型；(b)、(c)半“”型；(d)缺上（或下）的半“”型。與圓形巷道、基本

2、巷道分布狀態(tài)不同，是研究動壓、軟巖巷道礦壓的基礎。 71.3 圍巖不均勻整體下沉和局部上升圍巖不均勻整體下沉和局部上升 大面積開采，采動支承應力和不同護巷方式引起。大面積開采，采動支承應力和不同護巷方式引起。 相似材料模擬試驗結果u1、u2、u3、u4、u5下沉曲線d1、d2、d3破斷曲線81.3 圍巖不均勻整體下沉和局部上升圍巖不均勻整體下沉和局部上升 91.4 動壓巷道底鼓機理動壓巷道底鼓機理1.4.1 機理機理 巷道兩幫下沉引起底鼓。兩幫下沉、底角破壞，巷道兩幫下沉引起底鼓。兩幫下沉、底角破壞，水平應力擠壓，底板淺部鼓起，頂板下沉、離層水平應力擠壓，底板淺部鼓起，頂板下沉、離層 。 （a

3、） （b）兩幫下沉與底鼓關系（a）東龐礦（中硬巖）；（b）黃塘嶺礦（軟巖）10圖3 巷道底板深基點位移圖4 巷道底板垂直位移no零位移點；n零應變點 權臺礦現(xiàn)場實測 淺部鼓起，深部下沉；與采煤工作面距離不同而變化。11（1）力學計算 q(y) 作用下m點的位移 根據彈性力學理論，平面應變條件下的半無限平面體， q(y)dy 載荷作用下m點的垂直位移分量dux222222arctan)21 ()ln()1(d)()()1 (dyxxyiyxxyxyyqyxexux力學計算簡圖12 q(y) 作用下，作用下，m點的垂直位移點的垂直位移ux 等于上式在等于上式在a,b區(qū)間上的積分。區(qū)間上的積分。yy

4、ssysyyqyxexyyxxyxyyqyxexuubababaxxd arctan)21 ()(ln)1)()()1 (d arctan)21 ()(ln)1)()()1 (d2222222213（2）煤柱巷道底板等效載荷分布 煤柱巷道底板等效載荷分布 簡化的載荷分布14（3）底板中心線上的垂直位移各區(qū)段分布載荷在巷道底板 中心線上引起的垂直位移巷道底板中心線上總的垂直位移15 1.4.2 加固兩幫和底角控制巷道底鼓（1） 錨桿加固兩幫、底角16試驗編號巷道表面移近量mm、項試驗與對比頂底板兩 幫移近量減少值mm移近量減少百分數%頂底板兩 幫頂底板兩 幫37426458631461.054.

5、32759068548871.484.4960578 17（2） 注漿加固 權臺礦注漿孔布置 注漿材料、工藝、費用v 材料：zkd高水速凝材料，水灰比1.8 1v 注漿壓力：0.1 0.15 mpav 材料費用：13.83元/m18注漿效果對比項目對比項目巖石質量指標巖石質量指標rqd（%）鉆孔測定強度（鉆孔測定強度（mpa）注漿前注漿前9.114.7注漿后注漿后96.722.5注與不注漿段對比注與不注漿段對比底鼓量（底鼓量（ mm ）兩幫移近量（兩幫移近量（mm）不注漿不注漿538651注注 漿漿14415119（3）打底板錨桿控制底鼓201.5沿空巷道圍巖大、小結構穩(wěn)定性原理沿空巷道圍巖大

6、、小結構穩(wěn)定性原理大、小結構概念大、小結構概念 大結構：包括直接頂（頂煤）、老頂及其上載荷巖層大結構：包括直接頂（頂煤）、老頂及其上載荷巖層的結構。的結構。 小結構：錨桿支護與圍巖形成的錨固體。小結構：錨桿支護與圍巖形成的錨固體。21 大結構的穩(wěn)定性分析大結構的穩(wěn)定性分析沿空掘巷與上覆巖層的結構關系22三角塊受力分析圖rbcfr,fzrabfmfgilkhgjijegftabrbcajjytbctbckxx023 三角塊結構失穩(wěn)的方式主要有三角塊結構失穩(wěn)的方式主要有2種，即滑落失穩(wěn)和種，即滑落失穩(wěn)和轉動失穩(wěn)。轉動失穩(wěn)。 引入三角塊結構穩(wěn)定性系數的概念，將引入三角塊結構穩(wěn)定性系數的概念，將a、b

7、巖塊巖塊之間的摩擦力與三角塊結構的剪切力之間的摩擦力與三角塊結構的剪切力rab之比定義為滑之比定義為滑落穩(wěn)定性系數落穩(wěn)定性系數k1；a、b巖塊之間的擠壓應力與巖塊之間的擠壓應力與a、b巖巖塊接觸處的有效抗壓強度之比定義為轉動穩(wěn)定性系數塊接觸處的有效抗壓強度之比定義為轉動穩(wěn)定性系數k2，即即:1tanababtkrcabaltk1224 25小結構的穩(wěn)定性分析1）沿空側護巷窄煤柱的寬度式中：x1 因上區(qū)段工作面開采而在下區(qū)段沿空掘巷窄煤柱中產生的破碎區(qū)，其寬度為：321xxxbapcchkmaxx000001tantanlntan2x2巷道窄煤柱一幫錨桿有效長度，m；x3 增加的煤柱穩(wěn)定性系數，

8、 按0.2（ x1 + x2 ）計算262) 強化圍巖強度，確定錨桿支護強度 必須保證足夠的錨桿初錨力與支護強度，強化圍巖強度后使小結構能在大結構回轉下沉影響下保持圍巖穩(wěn)定。3）綜放兩道圍巖變形規(guī)律 序對比項目實體煤巷道沿空掘巷1頂板、兩幫變形110152回采期間與掘巷期間圍巖變形比值1.21.55103兩幫變形與頂底板變形比值122.527 掘巷期間掘巷期間 工作面前方10m處綜放沿空掘巷支護效果281.6.1 影響巷道圍巖穩(wěn)定性的三大因素 圍巖強度、巖體應力、支護技術 1）前蘇聯(lián)阿爾達曉夫、巴仁根據巷道垂直應力h與底板單軸抗壓強度r的比值作為判斷巷道是否底鼓的準則：穩(wěn)定的（不底鼓）：中等穩(wěn)

9、定（有底鼓）：不穩(wěn)定（強烈底鼓）： 0.6 3 . 0rh6 . 0rh3 . 03 . 0rh 我國礦井巷道的極限深度我國礦井巷道的極限深度圍巖單軸抗壓強度mpa巷道極限深度 m601000 3）支護技術 從軸對稱圓巷的彈塑性分析卡斯特納方程中可以看出：由于支護反力p的作用，加大了塑性區(qū)應力而減小了塑性區(qū)半徑。 301.6.2 基本途徑 （1）提高圍巖強度 布置在穩(wěn)定巖層中；布置錨桿，強化圍巖強度；圍巖注漿，提高巖體強度；封閉、疏干、防風化，防止圍巖碎裂、強度降低 （2）減小巖體應力 合理布置巷道：時間、空間上減少巷道承受支承壓力影響，巷道布置在應力降低區(qū)；合理設計煤柱尺寸；考慮最大水平應力

10、的影響 應力轉移（ 巷道卸壓）：跨采進行巷道卸壓；開槽卸壓；震動爆破卸壓；布置卸壓峒室卸壓311.6.2 基本途徑 （3）巷道支護巷道金屬支架 作用：給圍巖提供支護阻力；當前注意：可縮性支架的使用界限、連接件、礦工鋼可縮支架、支架壁后密實。錨桿支護 作用：強化圍巖強度；圍巖強度強化理論、高強（超高）強度錨桿、設計方法、復雜條件下的錨桿支護。 32錨桿支護強度強化理論 錨桿與圍巖相互作用，形成錨桿圍巖的共同承載結構，改善錨固體力學性能，提高錨固體峰值強度和殘余強度，特別是殘余強度的提高，有效提高圍巖的自承能力，控制圍巖塑性區(qū)、破碎區(qū)發(fā)展，促使巷道圍巖由不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉變。 煤層巖層破碎區(qū)、

11、塑性區(qū)33 錨固體c、c*、* 隨錨桿支護強度t的增加而提高。不同錨桿支護強度下錨固體破壞前的c、 值 錨桿支護強度 t / mpa00.060.080.110.140.170.22等效內聚力c / mpa0.34660.35680.36260.36770.38280.37730.3869等效內摩擦角 / 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.4不同錨桿支護強度下錨固體破壞后的c*、* 值錨桿支護強度t / mpa00.060.080.110.140.170.22等效內聚力c* / mpa0.01680.01820.01830.01840.01860.01940.02

12、1等效內摩擦角 */ 31.5131.5333.5135.5737.1438.840.434圖 錨固體應力應變曲線圖注：曲線上數字為錨桿支護強度t（mpa） 錨固體強度隨錨桿支護強度t 的提高而得到強化，達到一定程度就可保持圍巖穩(wěn)定。錨固體 1、1*的表達式：)2/*45tan(24.264.0)2/45tan(289.154.0*11cctt式中： 1 錨固體極限強度，mpa， 1*錨固體殘余強度，mpa。 t 錨桿支護強度，mpa 提高支護強度t ，可使c、c*、* 提高；它們的提高，使1、1*顯著增強。 錨桿支護的關鍵技術及主要參數 盡可能提高錨桿的初錨力（預應力）。 足夠的錨桿支護強度

13、。 滿足工程需要的錨桿長度。 及時錨固-500010000-10000-200000-280000-70000-120000-60000-40000-1200000-10000-80000-40000-80000-120000-80000-60000-60000-70000-40000-60000-60000-40000-60000-80000-80000-80000-20000-20000-40000-70000-60000-70000-60000-60000-10000-20000-40000-40000-20000-20000-20000-1000000-100005000-50000-

14、50005000-500010000-5000-5000-5000-50000500050000-5000-50005000000000yxz-50002000-50000-50000-50000-20000-30000-10000-5000-10000-5000-10000-100000-5000-5000-5000-500002000200002000200000000000yxz預應力10kn預應力80kn 在高預應力下，錨桿支護產生的附加應力場形成的壓應力區(qū)范圍廣，有效壓應力區(qū)幾乎覆蓋了整個頂板，錨桿的主動支護作用得到充分發(fā)揮。 初錨力錨桿主動支護的體現(xiàn)，盡早控制錨固區(qū)內的離層，控制圍

15、巖變形。 正常條件下的初錨力：由鉆機性能、風壓、施工質量正常條件下的初錨力：由鉆機性能、風壓、施工質量決定，爭取決定，爭取20 kn。 用預緊扳手，初錨力可達到用預緊扳手，初錨力可達到4050kn，巷道圍巖變形減，巷道圍巖變形減少少1/22/3。預 緊 扳 手 錨桿支護強度錨桿支護強度 由單根錨桿破斷載荷和支護密度決定。 單根錨桿破斷載荷主要由材質、直徑決定，也與加工質量有關。 單桿錨桿桿體破斷載荷必須與錨桿錨固力、托盤強度、螺母強度協(xié)調一致。 錨桿錨固力由錨固劑與鋼筋、鉆孔壁的粘結強度和錨固劑強度決定。 錨桿間排距盡可能加大，以節(jié)省材料，加快掘進速度。錨桿初錨力與支護強度的合理性 綜放沿空掘

16、巷錨桿初錨力與支護強度礦名初錨力（kn）支護強度（mpa）興隆莊煤礦20300.20.3王莊煤礦15250.150.25初錨力與頂板下沉量關系錨桿支護強度與頂板下沉量的關系（兗礦興隆莊礦）發(fā)展高（超高）強度錨桿的理論依據 錨固體 1、1*的表達式：式中： 1 錨固體極限強度，mpa， 1*錨固體殘余強度，mpa。 提高t ，可使c、c*、* 提高；它們的提高，使1、1*顯著增強；發(fā)展高（超高）強度錨桿，才能提高t 和保持圍巖的穩(wěn)定。 為了提高t ，中國礦業(yè)大學研制了新型錨桿材料，其s1000 mpa； b1300 mpa； s15 %。)967. 0()2/*45tan(24 .264 . 0

17、)968. 0()2/45tan(289.154 . 0*11rcrctt 錨桿長度錨桿長度 錨桿長度決定加固錨固區(qū)范圍；圍巖條件困難、復雜，錨固區(qū)需要加大，則需加長錨桿。 錨固端部錨固區(qū)域盡可能在巷道破碎區(qū)范圍以外。 錨固區(qū)外部附近有離層盡可加長錨桿加以控制。 及時錨固及時錨固 控制迎頭懸頂面積和時間，隨掘隨錨，盡可能減小掘后離層。441.6.3 巷道布置巷道布置從巷道圍巖穩(wěn)定角度來談布置。要保持圍巖穩(wěn)從巷道圍巖穩(wěn)定角度來談布置。要保持圍巖穩(wěn)定，布置巷道時應考慮圍巖強度與巖體應力。定，布置巷道時應考慮圍巖強度與巖體應力。451.6.3 巷道布置巷道布置 采動引起的應力重新分布采動引起的應力重

18、新分布 已采區(qū)及其兩側煤柱的應力分布冒落帶；裂隙帶；彎曲下沉帶；a原始應力區(qū)；b1、b2應力增高區(qū)、c應力降低區(qū)；d應力穩(wěn)定區(qū) 46留區(qū)段煤柱時回采空間垂直應力等值線分布 47煤體與采空區(qū)交界處底板垂直應力等值線分布上覆巖層容重；h埋藏深度：底板巖石應力升高區(qū)的擴展影響角；z被跨巷道與上部回采煤層間的法線距；x-被跨巷道與上部回采煤柱邊緣的水平距 48巷道布置的原則 1）空間上盡量避免支承壓力的強烈影響、疊加影響和多次影響；時間上盡量縮短支承壓力影響時間。 2）巷道布置在應力降低區(qū)或原巖應力區(qū)。 3）采用無煤柱開采，必須留煤柱時在保證煤柱穩(wěn)定的條件盡可能小。 4）如果需要留煤桂保護巷道，所留護

19、巷煤柱尺寸應使巷道不受支承壓力影響或影響較小。 5）避免在煤柱上、下方布置巷道。合理選擇底板巖巷與煤柱邊緣的水平距離x、與煤層垂直距離z。 6）在圍巖受采動影響穩(wěn)定后再掘巷道。 7）巷道軸線方向盡量與最大水平主應力方向平行，避免與之垂直。 49（1）材料類別化學類：丙烯酰胺類、聚氨脂類水泥類：單液水泥漿；水泥、水玻璃雙液漿； zkd高水速凝材料（雙液或單液）50)oh32caso3oalcao3(2432 結晶水體積比占 81.6 %，再吸附大量水，水體積比達到 90 %（重量比 2.5:1）。 速凝早強，水灰比高；結石率高（100 %），不淅水，強度高; 當水灰比1.5:1時，zkd強度9.

20、514.0mpa；水泥漿淅水率65%，強度4mpa；固結體塑性好，高水條件下微膨脹；空氣中易風化失水（注入巖體、水中、或密封，防風化）（2）zkd高水速凝材料機理：硫鋁酸鹽水泥熟料、石灰、石膏、若干種添加劑水化生成鈣礬石51 水泥漿液和高水材料的性質與水灰比的關系 52單軸條件下固結體試塊變形曲線 53不同圍壓條件下固結體應力應變曲線12345分別代表圍壓為0.13、0.26、0.38、0.50、0.75mpa時的曲線 541）圍巖松軟破碎、隨掘隨冒時使用；2）超前迎頭鉆孔注漿； 3）地應力特別大時難以注入。55圍巖裂隙發(fā)展變慢前后或進入掘后穩(wěn)定期不久 巖石變形與滲透關系曲線 權臺煤礦3116

21、上分層回風平巷 掘頭后方巷道圍巖裂隙分布 562、沿空留巷圍巖控制原理與技術、沿空留巷圍巖控制原理與技術2.1 國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀2.2 沿空留巷巷旁支護機理沿空留巷巷旁支護機理2.3 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技術高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技術2.4 沿空留巷巷內支護技術沿空留巷巷內支護技術2.5 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷實例高水速凝材料巷旁充填沿空留巷實例572.1 沿空留巷國內外研究現(xiàn)狀沿空留巷國內外研究現(xiàn)狀 沿空留巷極大緩解采掘接替緊張的狀況，提高資源沿空留巷極大緩解采掘接替緊張的狀況，提高資源采出率，實現(xiàn)采出率，實現(xiàn)y型通風、解決煤與瓦斯突出開采難題，型通風、解決煤

22、與瓦斯突出開采難題，是煤礦開采及回采巷道布置技術的一項重大改革。是煤礦開采及回采巷道布置技術的一項重大改革。 過去我國巷內使用被動金屬支架，加以煤礦經濟困過去我國巷內使用被動金屬支架，加以煤礦經濟困難，沿空留巷發(fā)展緩慢。難，沿空留巷發(fā)展緩慢。 第 一 工 作 面第 二 工 作 面采 空 區(qū)移 近 速 度巷 道移 近 量充 填 帶12345678910進風進風回風回風首采工作面采空區(qū)出煤沿空留巷y型通風系統(tǒng)59留巷鉆孔向上遠程卸壓煤層抽采解吸瓦斯卸壓煤層彎曲下沉帶裂隙帶冒落帶開采煤層20150m卸壓范圍充填墻體2、3#鉆孔y型通風回風巷60進風巷下卸壓層b7下卸壓層b6底板卸壓區(qū)域開采層b8y型

23、通風回風巷充填墻體4、5#鉆孔留巷鉆孔向下遠程卸壓煤層抽采解吸瓦斯61 沿空留巷沿空留巷巷旁支護是關鍵。巷旁支護是關鍵。 傳統(tǒng)的巷旁支護如矸石帶、密集支柱、木垛等傳統(tǒng)的巷旁支護如矸石帶、密集支柱、木垛等普遍存在增阻速度慢、支承能力小、壓縮變形量大、普遍存在增阻速度慢、支承能力小、壓縮變形量大、密閉性能差、勞動強度大，力學性能與沿空留巷圍巖密閉性能差、勞動強度大，力學性能與沿空留巷圍巖變形不相適應等缺點，不利于沿空留巷維護和防止采變形不相適應等缺點，不利于沿空留巷維護和防止采空區(qū)漏風、煤層自燃，沿空留巷效果不好，適用于薄空區(qū)漏風、煤層自燃，沿空留巷效果不好，適用于薄及部分中厚煤層。及部分中厚煤層

24、。 第 一 工 作 面第 二 工 作 面采 空 區(qū)移 近 速 度巷 道移 近 量充 填 帶62高水速凝材料具有支護阻力大、增阻速度快、適量可縮，高水速凝材料具有支護阻力大、增阻速度快、適量可縮，巷道維護效果好，機械化整體構筑巷旁支護對采空區(qū)密閉巷道維護效果好，機械化整體構筑巷旁支護對采空區(qū)密閉性好、勞動強度小、充填工藝及充填設備簡單的優(yōu)點。性好、勞動強度小、充填工藝及充填設備簡單的優(yōu)點。 膏體材料充填沿空留巷在我國處于試驗時期，優(yōu)點是膏體材料充填沿空留巷在我國處于試驗時期，優(yōu)點是處理了矸石，缺點是充填工藝較復雜、設備投資較大。處理了矸石，缺點是充填工藝較復雜、設備投資較大。第 一 工 作 面第

25、 二 工 作 面采 空 區(qū)移 近 速 度巷 道移 近 量充 填 帶63 錨桿支護廣泛應用，為沿空留巷創(chuàng)造了較好的錨桿支護廣泛應用，為沿空留巷創(chuàng)造了較好的支護條件。支護條件。 錨桿支護與巷旁支護共同作用，實現(xiàn)切頂，同錨桿支護與巷旁支護共同作用，實現(xiàn)切頂，同時，錨桿支護強化圍巖強度、提高圍巖承載能力，錨時，錨桿支護強化圍巖強度、提高圍巖承載能力，錨固體形成自穩(wěn)巖層結構，是較為理想的支護方式。固體形成自穩(wěn)巖層結構，是較為理想的支護方式。 642.2 沿空留巷巷旁支護機理 巷旁支護體應具有足夠的支護強度及適量的可巷旁支護體應具有足夠的支護強度及適量的可縮量。足夠的支護強度切落足夠高度的頂板巖層，縮量。

26、足夠的支護強度切落足夠高度的頂板巖層，使更上位巖層得到采空區(qū)冒落矸石的支撐；適量的使更上位巖層得到采空區(qū)冒落矸石的支撐；適量的可縮量滿足上覆巖層的旋轉下沉，防止在頂板巖層可縮量滿足上覆巖層的旋轉下沉，防止在頂板巖層旋轉下沉時巷旁支護體被破壞。旋轉下沉時巷旁支護體被破壞。h mmm-14321m65 (1) (1) 巷旁支護體早期支護直接頂、防止離層，切斷巷旁支護體早期支護直接頂、防止離層，切斷采空區(qū)的直接頂。采空區(qū)的直接頂。 （2 2）老頂破斷過程中應達到切頂阻力，切斷采空區(qū)）老頂破斷過程中應達到切頂阻力，切斷采空區(qū)側老頂。側老頂。 巷旁支護體巷道煤體qsinnbpqynacdatambqco

27、stbemltbnctccx0q cos00（3）巷道圍巖運動穩(wěn)定后，維持巷道上方已切斷巖層的平衡。 66上區(qū)段回采后，基本頂沿傾斜方向破斷，在工作面端頭形成“三角塊大結構”，該結構構成沿空留巷、沿空掘巷的上部邊界，對沿空巷道穩(wěn)定性產生重要影響。采空區(qū)弧形三角塊巷旁支護體工作面推進方向67 巷旁支護體巷道煤體qsinnbpqynacdatambqcostbemltbnctccx0q cos0068 02000001(cos)()()cos()()2xqlcypmnqe x c dq qx c dxxdx 000(sin)()sin () ()/()22cbbhdtqe hsmqxc dsxc

28、692.3 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技術 702.3.1 2.3.1 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷高水速凝材料巷旁充填沿空留巷 中國礦業(yè)大學中國礦業(yè)大學承擔承擔“七五七五”、“八五八五”國家科技攻國家科技攻關項目成果。關項目成果。 高水速凝材料（高水速凝材料（zkd）：在體積比水占）：在體積比水占90%，固，固體占體占10%條件下，條件下，2030 min內凝結，內凝結，100%固化，最固化，最終強度達到終強度達到45 mpa。通過調整水灰比或高水速凝材。通過調整水灰比或高水速凝材料配比調整充填體的強度，水灰比料配比調整充填體的強度，水灰比1.5：1時，充填體時，充填體強度可以達到強度可以

29、達到10mpa，有效控制，有效控制采空區(qū)頂板、實現(xiàn)沿采空區(qū)頂板、實現(xiàn)沿空留巷?？樟粝?。 71中國礦業(yè)大學中國礦業(yè)大學zkdzkd高水速凝材料性能水平高水速凝材料性能水平no水灰比水灰比凝結時間凝結時間/min抗壓強度抗壓強度/mpa初凝初凝終凝終凝4 h24 h7 d11.90 : 18274.286.398.2422.05 : 110293.755.597.3232.25 : 112413.024.615.5942.50 : 117582.424.145.1552.70 : 119661.943.464.3163.00 : 120751.532.743.39英國高水速凝材料性能水平英國高水速

30、凝材料性能水平72.50 : 1201.503.505.0072zkdzkd高水速凝材料加灰渣的單軸抗壓強度高水速凝材料加灰渣的單軸抗壓強度732.3.3 2.3.3 高水速凝材料巷旁充填工藝高水速凝材料巷旁充填工藝（1 1）分甲料、乙料兩部分，按分甲料、乙料兩部分，按1:1的比例配合使用。的比例配合使用。甲料、乙料單獨與水混合甲料、乙料單獨與水混合24h不凝結，而一旦相互不凝結，而一旦相互混合則快速凝結硬化。為防止?jié){液在攪拌、運輸過混合則快速凝結硬化。為防止?jié){液在攪拌、運輸過程中凝結、堵塞管路和泵等設備，需分別攪拌和泵程中凝結、堵塞管路和泵等設備，需分別攪拌和泵送甲料、乙料。送甲料、乙料。

31、（2）要求甲料和乙料兩部分必須等量進漿、混合）要求甲料和乙料兩部分必須等量進漿、混合均勻，其強度才能達到最大。均勻，其強度才能達到最大。（3）充填系統(tǒng)和充填工藝簡單。）充填系統(tǒng)和充填工藝簡單。 74 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷特點高水速凝材料巷旁充填沿空留巷特點： 濃度小，一般質量濃度濃度小，一般質量濃度33%；高水速凝材料用；高水速凝材料用量少，輔助運輸工作量?。涣可?，輔助運輸工作量?。?固化體有一定的壓縮率，適應沿空留巷大變形；固化體有一定的壓縮率，適應沿空留巷大變形； 快速凝固、增阻速度快，能快速支撐頂板；高水快速凝固、增阻速度快，能快速支撐頂板；高水速凝材料用量少，速凝材料用量少，強

32、度較大，沿空留巷成本低，材強度較大，沿空留巷成本低，材料費用低于料費用低于500元元/m3； 充填工藝簡單，由于加水多，易于攪拌，混合均充填工藝簡單，由于加水多，易于攪拌，混合均勻，充填體質量有保證；勻，充填體質量有保證； 充填系統(tǒng)費用較低，一套設備充填系統(tǒng)費用較低，一套設備30萬元左右。萬元左右。 752.4 沿空留巷巷內支護 第一工作面第二工作面采空區(qū)移近速度巷道移近量充填帶762.4 沿空留巷巷內支護2.4.2 沿空留巷巷內支護（1）高強度、大延伸量、樹脂藥卷加長錨固的錨桿支護（2）錨索加強支護2.4.3 巷內加強支護 沿空留巷圍巖變形強烈的地段在工作面前方20m、后方70100m，尤其

33、是工作面后方50m，巷道變形強烈，需要加強支護。 巷內加強支護可以采用單體液壓支柱。772.5 高水速凝材料巷旁充填實例高水速凝材料巷旁充填實例 中國礦業(yè)大學成功應用高水速凝材料在徐州龐莊中國礦業(yè)大學成功應用高水速凝材料在徐州龐莊礦東城井炮采工作面、徐州夾河煤礦綜采對拉工作面、礦東城井炮采工作面、徐州夾河煤礦綜采對拉工作面、新汶翟鎮(zhèn)煤礦綜采工作面等進行了沿空留巷。新汶翟鎮(zhèn)煤礦綜采工作面等進行了沿空留巷。 目前在沁新集團實施高水速凝材料沿空留巷。目前在沁新集團實施高水速凝材料沿空留巷。 即將在焦煤集團、窯街煤業(yè)集團實施高水速凝材料沿即將在焦煤集團、窯街煤業(yè)集團實施高水速凝材料沿空留巷治理煤與瓦斯

34、突出?？樟粝镏卫砻号c瓦斯突出。781）地點：徐州龐莊礦東城井721炮采工作面。面長130m，采高2.0m，直接頂頁巖2.5m，向上3.0m的砂頁巖互層。2）巷旁支護體參數：高水速凝材料用量310kg/m3、煙道灰540kg/m3、水670kg/m3，充填體強度：1d3.5mpa、3d4.7mpa、 7d5.2mpa、28d6.0mpa，充填體寬度1.5m、1.2m。791）地點：新汶翟鎮(zhèn)煤礦1201西工作面，面長155m、走向長1045.6m，采高2.2m，直接頂粉砂巖7m，中間夾一層平均厚0.6m的煤層、老頂為210m的砂巖。2）巷旁支護體參數：采用2種配比，見下表。充填體寬度1.5m，各充

35、填400m。803、綠色充填開采理論與技術、綠色充填開采理論與技術3.1綠色充填開采概述綠色充填開采概述3.2綠色充填開采理論基礎綠色充填開采理論基礎3.3膏體材料充填開采膏體材料充填開采3.4高水速凝材料充填開采高水速凝材料充填開采3.5矸石充填開采矸石充填開采813.1綠色充填開采概述采空區(qū)垮落造成的危害p平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2-0.3公頃，每年新增塌陷地約3-4萬公頃。p我國的煤炭資源采出率僅為40%左右，“三下一上”（村莊下、道路下、水體下、承壓水上）壓煤是重要原因。p矸石大量堆積，占用土地，污染環(huán)境。p地下水大量流失。823.1綠色充填開采概述煤炭開采巖層移動排 放 水地

36、表塌陷土地與建筑物損害瓦斯事故排放瓦斯污染環(huán)境地下水資源流失與突水事故煤與瓦斯共 采保水開采充填開采排放矸石煤巷支護矸石井下處 理煤炭地下氣 化占用農田污染環(huán)境綠色開采833.2綠色充填開采理論基礎-關鍵層控制p 關鍵層破斷的規(guī)律p 關鍵層判別方法p 揭示了關鍵層運動對采場礦壓顯現(xiàn)、巖層移動與地表沉陷及采動裂隙場分布的影響 84充填開采控制上覆巖層移動模擬試驗充填開采覆巖狀態(tài)與下沉傳統(tǒng)垮落法開采覆巖狀態(tài)與下沉8586充填開采工作面前后支承應力分布873.3 膏體材料充填開采（中國礦業(yè)大學周華強教授）膏體充填的技術優(yōu)勢（1）膏體充填體壓縮率最低，1%左右，減沉效果好。（2）膏體充填煤炭采出率高、適用范圍廣。（3）膏體充填體密實并有一定抗壓強度。（4）膏體充填材料管道輸送效率高。（5）膏體料漿不沉淀、不泌水、不離析，管道輸送可靠 （6）同等強度下膠結料用量少，材料費用低。88中國礦業(yè)大學在國內率先開展煤礦膏體充填技術研究89 中國礦業(yè)大學開發(fā)出pl、sl膏體膠結料針對當地沒有鋼渣等生產膏體膠結料情況而開發(fā)的。是一種以普通水泥（熟料）為基材的復合膠結料，其中普通水泥約占50%。是一種以鋼渣等爐渣為基材的復合膠結料。 90 膏體充填材料壓縮實驗結果泗河砂膏體充填材料全應力應變曲線，軸向應變；，體積應變。 91 太平煤礦膏體充填92 太平煤礦膏體充填93 小屯煤礦膏體充填94 小