二次充填开采矿压显现规律及充填效果研究分析

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1、二次充填开采矿压显现规律及充填效果研究分析李军李雷（冀中能源股份公司邢台矿,河北邢台054026）摘要：7623工作面是邢台矿现有的唯一分层充填开采工作面，开采煤层属于厚煤层，且该面地质条件复杂。本文通过矿压观测，得到充填工作面充填体下二次开采矿压显现规律，通过矿压显现规律分析充填效果，能够有效的减小工作面片帮和冒顶，同时加强两巷巷帮及三角地带的稳定性。关键词：充填开采，复合顶板，矿压观测Secondaryfillingopenminingpressureappearedtoruleandeffect

2、analysisLIJun（XingtaiMine,JizhongEnergyResourcesCorporationLtd.,Xingtai054026,China）Abstract:7623workingfacewastheonlyexistinghierarchicalinXingtaiMine,backfillminingfacewasthickcoalseamwithcomplexgeologicalconditions.Thepapergetfilledopenfaceminingback

3、fillunderthesecondarypressurebehaviorbypressureobservation.Throughtheanalysisofstratabehaviorregularityfillingeffect,whichcaneffectivelyreducedthefaceribandrooffall,whilestrengthenedthetwoalleyandtrianglezonestability.Keywords:fillingmining,compoundroof

4、,minepressureobservation邢台矿是年产195万t特大型矿井，7623充填工作面是邢台矿现有唯一的分层充填工作面，本文通过煤壁前方钻孔应力计、顶板下沉量、支架工作阻力、超前支护单体支撑力参数的观测分析，得到7623充填工作面充填体下二次充填开采矿压显现规律，通过矿压显现规律的研究，分析出分层充填开采的充填效果。1.工作面概况7623填工作面所采煤层为2号煤，属复杂结构厚煤层，煤层中下部有一层厚约0.7m的夹矸把煤层分为上下两层，上分层平均厚约3.8m，下分层平均厚约2.4m，本工作

5、面区域内煤层为一单斜构造。该煤层直接顶为粉砂岩，厚度3~5m，黑灰色，砂质均匀，节理发育，较破碎；老顶为细砂岩，厚度2—7m，灰色，含大量碳质及碳质夹层，局部接近风化，颜色为黄褐色，岩质变软，易冒落；直接底为灰色粉砂岩，厚度6~6.8m，上部含砂量较多，组织致密，下部有黄铁矿；老底为6~7.5m厚细砂岩，灰色，颗粒均一，岩石破碎。该面为综合机械化走向长壁后退式采煤方法，采空区充填采用粉煤灰与矸石混合料。采用MG300/700-WD型双滚筒采煤机进行双向割煤；端头斜切割进刀，采煤工艺为：机组进刀割煤→拉

6、架→拉皮带转载机或顶拉机头转载机→工作面依次充填→依次捣实，一个循环完成；充填工艺为：从机头向机尾依次充矸→捣实→二次充矸→继续捣实，多次漏矸、多次捣实，区充填料充分接顶并捣实，形成一个循环。2.二次充填工作面板层极限应力区宽度分析2.1覆岩压力计算模型由弹性力学原理对集中应力半无限体平面问题进行求解，得到载荷在无限弹性体内的垂直应力计算式：(1)式中：—煤层覆岩组形成的支承压力；—覆岩弯曲带压力峰值；π—圆周率；—弧度；r—半径；覆岩形成的压力峰值分别为=-(弯曲带)，=-(断裂带)，宽度分别为，。

7、煤层覆岩组形成的支承压力在煤层平面内可表示为：(2)煤体上覆岩层所形成的压力是煤层上方所有覆岩沿垂直深度向煤体叠加的结果即：(3)式中:，为弯曲带、断裂带在煤体平面形成的叠加的支承压力；，为弯曲带、断裂带层数。2.2二次充填工作面顶板后极限平衡区宽度分析根据以上分析，假设工作面开采深度为H，煤厚为m，把上覆充填体形成的顶板看做煤层顶板，充分考虑工作面前方煤体的三向应力平衡，通过二次开采煤层顶板支承压力叠加，计算出二次充填工作面极限平衡区宽度，由图1所示。图1充填工作面前方极限平衡区的受力状况计算公式为

8、：式中：X0为极限平衡区宽度，m；为覆岩平均容重，kg／m3；H为工作面开采深度，m；m为煤层开采厚度，m；C1、C2、C3为煤层与充填体接触面之间的粘聚力、煤层与底板接触面之间的粘聚力、煤体本身的粘聚力，MPa；、、为煤层与充填体顶板接触面摩擦系数、煤层与底板接触面摩擦系数、煤体的内摩擦系数；、为煤体的单轴抗压、抗拉强度，MPa；为充填体形成的顶板及以上覆岩条件下极限平衡区的垂直应力；为支架对煤壁的的反力，MPa。工作面的支承压力分布宽度与开采深度H、