煤炭学报

作者：伍永平, 皇甫靖宇, 王红伟, 胡博胜, 罗生虎,

关键词：大倾角煤层, 无煤柱开采, 局部充填, 沿空留巷, 采动应力,

大倾角煤层走向长壁采场围岩结构及应力环境异化，工作面不同位置“支架–围岩”系统的构成因素及灾变模式不同，导致工作面安全事故频发、煤炭采出率较低、巷道掘进率高。通过对大倾角采场围岩采动力学行为的分析，提出了大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术构想，工作面走向推进过程中沿倾向对采空区下部进行局部充填，充填体既与巷旁支护作用形成沿空巷道，取消区段保护煤柱，实现大倾角煤层无煤柱开采，又增大了工作面倾向下部充填压实区长度，加强了工作面“支架–围岩”系统稳定性。根据大倾角走向长壁采场特点，优选确定了大倾角膏体局部充填工艺，设计了大倾角局部充填回采系统、采充工艺。并采用理论分析、模拟实验、数值计算等相结合的方法，分析了局部充填对大倾角走向长壁采场围岩采动力学行为的调节机制。结果表明：充填体影响基本顶岩梁的变形破坏及采场倾向下侧煤岩体承载特征，基本顶、运输巷顶板变形量及运输巷倾向下侧煤岩体所受约束均随充填长度的增大而减小；为防止采空区未充填区悬顶灾害，充填长度不应超过工作面长度的1/3。局部充填体限制了工作面下部区域顶板破断，降低覆岩关键域形成层位，形成稳定的巷帮，减小沿空留巷围岩变形量；同时工作面倾向下部充填区长度增大，中、上部围岩结构不稳定区域的长度缩小，“支架–围岩”系统稳定性提升。充填体改变了采场围岩应力传递路径，承担了部分覆岩载荷，工作面下侧支承压力及超前支承压力均随充填长度的增大而减小，工作面倾向下部充填区域的超前支承压力降幅最大，沿空巷道及工作面应力状态得到改善。大倾角走向长壁工作面局部充填无煤柱开采技术具有提高资源采出率、降低掘进率、缓解采掘接替紧张、加强工作面“支架–围岩”系统稳定性等优势。

来源：2024年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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