1、巷旁充填沿空留巷原理巷旁充填沿空留巷原理與技術(shù)研究與技術(shù)研究中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 柏建彪（博士、教授）柏建彪（博士、教授）1395135908713951359087， 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 139513590872主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理膏體材料、高水速凝材料充填技術(shù)膏體材料、高水速凝材料充填技術(shù)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)技術(shù)3高水速凝材料充填實(shí)例高水速凝材料充填實(shí)例沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 139513590873

2、1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 沿空留巷極大緩解采掘接替緊張，提高資源沿空留巷極大緩解采掘接替緊張，提高資源回收率實(shí)，現(xiàn)回收率實(shí)，現(xiàn)Y型通風(fēng)、增加回風(fēng)通道、解決回型通風(fēng)、增加回風(fēng)通道、解決回采工作面隅角瓦斯積聚難題，為瓦斯抽采提供空采工作面隅角瓦斯積聚難題，為瓦斯抽采提供空間和時(shí)間，是煤礦開采及回采巷道布置技術(shù)的一間和時(shí)間，是煤礦開采及回采巷道布置技術(shù)的一項(xiàng)重大改革。項(xiàng)重大改革。 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沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908741 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 沿空留巷沿空留巷巷旁支護(hù)是關(guān)鍵。巷

3、旁支護(hù)是關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)如矸石帶、密集支柱、木垛傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)如矸石帶、密集支柱、木垛等。力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)，等。力學(xué)性能與沿空留巷圍巖變形不相適應(yīng)，適用于薄及中厚煤層。適用于薄及中厚煤層。 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沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908751 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 硬石膏巷旁支護(hù)在我國(guó)基本沒有應(yīng)用。硬石膏巷旁支護(hù)在我國(guó)基本沒有應(yīng)用。 高水速凝材料留巷效果較好高水速凝材料留巷效果較好。 膏體材料（或混凝土）強(qiáng)度較大，缺點(diǎn)是膏體材料（或混凝土）強(qiáng)度較大，缺點(diǎn)是充填工藝較復(fù)

4、雜、輔助運(yùn)輸工作量較大。充填工藝較復(fù)雜、輔助運(yùn)輸工作量較大。 錨桿支護(hù)廣泛應(yīng)用，為沿空留巷創(chuàng)造了較錨桿支護(hù)廣泛應(yīng)用，為沿空留巷創(chuàng)造了較好的支護(hù)條件。好的支護(hù)條件。 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908762 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 巷旁支護(hù)體應(yīng)具有足夠的支護(hù)強(qiáng)度，切落一定巷旁支護(hù)體應(yīng)具有足夠的支護(hù)強(qiáng)度，切落一定高度的頂板巖層，使更上位巖層得到采空區(qū)冒落矸石高度的頂板巖層，使更上位巖層得到采空區(qū)冒落矸石的支撐；同時(shí)應(yīng)具備適量的可縮量滿足上覆巖層的旋的支撐；同時(shí)應(yīng)具備適量的可縮量滿足上覆巖層的旋轉(zhuǎn)下沉，防止在頂板巖層旋轉(zhuǎn)下沉

5、時(shí)巷旁支護(hù)體被破轉(zhuǎn)下沉，防止在頂板巖層旋轉(zhuǎn)下沉?xí)r巷旁支護(hù)體被破壞。壞。巷旁支護(hù)體巷道煤體qsinNBPqyNAcdATAMBqcosTBeMLTBNCTCCx0q cos00沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908772 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 (1) (1) 巷旁支護(hù)體早期支護(hù)直接頂、防止離層，切斷采巷旁支護(hù)體早期支護(hù)直接頂、防止離層，切斷采空區(qū)的直接頂。空區(qū)的直接頂。 （2 2）老頂破斷過程中應(yīng)達(dá)到切頂阻力，切斷采空區(qū)側(cè)）老頂破斷過程中應(yīng)達(dá)到切頂阻力，切斷采空區(qū)側(cè)老頂。老頂。 巷旁支護(hù)體巷道煤體qsinNBPqyNAcd

6、ATAMBqcosTBeMLTBNCTCCx0q cos00（3）巷道圍巖運(yùn)）巷道圍巖運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，維持巷動(dòng)穩(wěn)定后，維持巷道上方已切斷巖層道上方已切斷巖層的平衡。的平衡。 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908782 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理上區(qū)段回采后，基上區(qū)段回采后，基本頂沿傾斜方向破斷，本頂沿傾斜方向破斷，在工作面端頭形成在工作面端頭形成“三角塊大結(jié)構(gòu)三角塊大結(jié)構(gòu)”，該結(jié)構(gòu)構(gòu)成沿空留巷、該結(jié)構(gòu)構(gòu)成沿空留巷、沿空掘巷的上部邊界，沿空掘巷的上部邊界，對(duì)沿空巷道穩(wěn)定性產(chǎn)對(duì)沿空巷道穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。生重要影響。采 空 區(qū)弧 形

7、 三 角 塊巷 旁 支 護(hù) 體工作面推進(jìn)方向沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908792 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 巷旁支護(hù)體巷道煤體qsinNBPqyNAcdATAMBqcosTBeMLTBNCTCCx0q cos00沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087102 沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理沿空留巷巷旁支護(hù)機(jī)理 02000001(cos)()()cos()()2xqLCyPMNqe x c dq qx c dxxdx 000(sin)()sin () ()/()22CBBhd

8、Tqe hSMqxc dSxc 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908711膏體材料、高水速凝材料膏體材料、高水速凝材料巷旁充填技術(shù)巷旁充填技術(shù) 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087123.1 膏體充填煤礦膏體充填料漿是一種利煤礦膏體充填料漿是一種利用煤矸石、粉煤灰、膠結(jié)料用煤矸石、粉煤灰、膠結(jié)料等制作的特殊等制作的特殊“混凝土混凝土”、特殊特殊“砂漿砂漿”。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908713 膏體充填特點(diǎn)膏體充填特點(diǎn)：

9、 濃度高，一般質(zhì)量濃度濃度高，一般質(zhì)量濃度75%； 不沉淀、不泌水、不離析；不沉淀、不泌水、不離析； 流動(dòng)狀態(tài)為柱塞結(jié)構(gòu)流；流動(dòng)狀態(tài)為柱塞結(jié)構(gòu)流； 無臨界流速，粒徑達(dá)到無臨界流速，粒徑達(dá)到2535 mm，流速小于流速小于1 m/s 仍然能夠正常輸送；仍然能夠正常輸送； 強(qiáng)度較大；強(qiáng)度較大； 固化體壓縮率低固化體壓縮率低； 充填工藝控制要求高；充填工藝控制要求高； 輔助運(yùn)輸工作量較大、充填系統(tǒng)費(fèi)用較高輔助運(yùn)輸工作量較大、充填系統(tǒng)費(fèi)用較高。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908714 膏體充填的用途膏體充填的用途： “三下一上三下一上” 采煤（

10、不遷村采煤，鐵路下采煤，采煤（不遷村采煤，鐵路下采煤，水體下采煤，承壓水上采煤）；水體下采煤，承壓水上采煤）； 沿空留巷巷旁充填；沿空留巷巷旁充填； 保水采煤；保水采煤； 堅(jiān)硬頂板管理；堅(jiān)硬頂板管理； 固體廢棄物利用（矸石、粉煤灰等處理等）。固體廢棄物利用（矸石、粉煤灰等處理等）。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908715 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)充填采礦實(shí)驗(yàn)室 充填注漿材料制備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)充填注漿材料制備實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 粗粒料漿充填實(shí)驗(yàn)系粗粒料漿充填實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng) 細(xì)粒料漿充填實(shí)驗(yàn)系細(xì)粒料漿充填實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

11、中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908716 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)SL膏體膠結(jié)料性能NoSL用量用量kg/m3粉煤粉煤灰量灰量kg/m3質(zhì)量質(zhì)量濃度濃度%抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度/MPa8 h24 h3 d7 d28 d160390800.110.35 0.941.201.53280370800.160.70 1.461.882.433100350800.311.09 2.132.713.384150300800.631.54 3.254.335.475250200801.222.07 6.228.3410.242.5R水泥水泥1004008000.29 0.680.922.13注：集料為太平煤礦充填所用泗河砂。

12、注：集料為太平煤礦充填所用泗河砂。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908717 中國(guó)礦大SL膠結(jié)料與42.5R普通水泥對(duì)比No膠結(jié)膠結(jié)料料集料集料Ckg/m3Cw%抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 /MPa1 d3 d7 d28 d142.5R金金川川全全尾尾砂砂200800.510.841.041.63242.5R250800.581.291.492.46342.5R300800.661.712.163.614SL200800.541.733.746.405SL250801.583.795.207.246SL300802.905.286.629.947S

13、L固化體強(qiáng)度固化體強(qiáng)度/42.5R固化固化體強(qiáng)度體強(qiáng)度1.14.42.13.13.13.62.73.9沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908718 沿空留巷膏體材料試驗(yàn)結(jié)果沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087193.2 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)承擔(dān)承擔(dān)“七五七五”、“八五八五”國(guó)家科國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目成果。技攻關(guān)項(xiàng)目成果。 高水速凝材料：在體積比水占高水速凝材料：在體積比水占90%，固體占，固體占10%條件下，條件下，2030 min內(nèi)凝結(jié)，內(nèi)凝結(jié)，100

14、%固化，最終固化，最終強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)度達(dá)到45 MPa。通過調(diào)整水灰比或高水速凝材。通過調(diào)整水灰比或高水速凝材料配比調(diào)整充填體的強(qiáng)度，水灰比料配比調(diào)整充填體的強(qiáng)度，水灰比1.5：1時(shí)，充填時(shí)，充填體強(qiáng)度可以達(dá)到體強(qiáng)度可以達(dá)到12MPa，有效，有效采空區(qū)頂板、實(shí)現(xiàn)沿采空區(qū)頂板、實(shí)現(xiàn)沿空留巷。空留巷。 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908720高水速凝材料性能水平No水灰比水灰比凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間/min抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度/MPa初凝初凝終凝終凝4 h24 h7 d11.90 : 18274.286.398.2422.05 : 110293.755.

15、597.3232.25 : 112413.024.615.5942.50 : 117582.424.145.1552.70 : 119661.943.464.3163.00 : 120751.532.743.39英國(guó)高水速凝材料性能水平英國(guó)高水速凝材料性能水平72.50 : 1201.503.505.00沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908721高水速凝材料加灰渣的單軸抗壓強(qiáng)度沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908722單軸條件下固結(jié)體試塊變形曲線單軸條件下固結(jié)體試塊變形曲線 高水速凝

16、材料力學(xué)性能適應(yīng)沿空留巷圍巖活動(dòng)規(guī)律，留巷效果好。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087233.3 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、乙料混合后快速凝結(jié)硬化。為防止?jié){液在攪甲料、乙料混合后快速凝結(jié)硬化。為防止?jié){液在攪拌、運(yùn)輸過程中凝結(jié)、堵塞管路和泵等設(shè)備，需分拌、運(yùn)輸過程中凝結(jié)、堵塞管路和泵等設(shè)備，需分別攪拌和泵送甲料、乙料。別攪拌和泵送甲料、乙料。（2 2）要求甲料和乙料兩部分必須等量進(jìn)漿、混合均）要求甲料和乙料兩部分

17、必須等量進(jìn)漿、混合均勻，其強(qiáng)度才能達(dá)到最大。勻，其強(qiáng)度才能達(dá)到最大。（3 3）充填系統(tǒng)和充填工藝簡(jiǎn)單。）充填系統(tǒng)和充填工藝簡(jiǎn)單。 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908724充填點(diǎn)混合甲乙料充填點(diǎn)混合甲乙料應(yīng)用鋼模板成型。應(yīng)用鋼模板成型。雙液充填工藝雙液充填工藝沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087254 沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù) 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 帶沿空留巷強(qiáng)烈底鼓。沿空留巷強(qiáng)烈底鼓。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究

18、柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087264 沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)4.2 沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)沿空留巷巷內(nèi)支護(hù)（1）高強(qiáng)度、大延伸量、樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固的）高強(qiáng)度、大延伸量、樹脂藥卷加長(zhǎng)錨固的錨桿錨桿支護(hù)支護(hù)（2 2）錨索加強(qiáng)支護(hù)）錨索加強(qiáng)支護(hù) 阻止頂板離層，提高頂板的承載能力。阻止頂板離層，提高頂板的承載能力。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087274.3底鼓控制技術(shù)底鼓控制技術(shù)打底板錨桿控制底鼓打底板錨桿控制底鼓沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 139513

19、59087284.4 巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù) 沿空留巷圍巖變形強(qiáng)烈的地段在工作面前方沿空留巷圍巖變形強(qiáng)烈的地段在工作面前方20m、后方后方70100m，尤其是工作面后方，尤其是工作面后方50m，巷道變形，巷道變形強(qiáng)烈，需要加強(qiáng)支護(hù)。強(qiáng)烈，需要加強(qiáng)支護(hù)。 巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)可以采用單體液壓支柱或?qū)ｉT的支巷內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)可以采用單體液壓支柱或?qū)ｉT的支架。架。 沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 13951359087295 5 高水速凝材料巷旁充填實(shí)例高水速凝材料巷旁充填實(shí)例 我們?cè)诙鄠€(gè)地方成功進(jìn)行了沿空留巷。我們?cè)诙鄠€(gè)地方成功進(jìn)行了沿空留巷。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏

20、建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 139513590873030沿空留巷成功案例之一：沿空留巷成功案例之一：19921992年徐州龐莊礦東年徐州龐莊礦東城井，采高城井，采高2.0m2.0m，直接頂頁(yè)巖，直接頂頁(yè)巖2.5m2.5m，向上，向上3.0m3.0m的砂頁(yè)巖互層。的砂頁(yè)巖互層。模板成型模板成型采空區(qū)切頂情況采空區(qū)切頂情況沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 139513590873131沿空留巷成功案例之二：沿空留巷成功案例之二：19941994年新汶翟鎮(zhèn)煤礦年新汶翟鎮(zhèn)煤礦12011201西綜采工作面，面長(zhǎng)西綜采工作面，面長(zhǎng)155m155m、

21、留巷長(zhǎng)、留巷長(zhǎng)800m800m，采高采高2.2m2.2m，直接頂粉砂巖，直接頂粉砂巖7m7m，中間夾一層平均，中間夾一層平均厚厚0.6m0.6m的煤層、老頂為的煤層、老頂為2 210m10m的砂巖。的砂巖。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908732 沿空留巷成功案例之三：焦煤九里山礦，煤厚沿空留巷成功案例之三：焦煤九里山礦，煤厚6m6m、巷道、巷道底板為底板為3m3m厚煤層，解決高瓦斯煤層抽放和采掘接替難題厚煤層，解決高瓦斯煤層抽放和采掘接替難題沿空留巷施工沿空留巷施工沿空留巷頂板狀況沿空留巷頂板狀況沿空留巷維護(hù)沿空留巷維護(hù)沿空留巷維護(hù)沿空留巷維護(hù)沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908733沿空留巷成功案例之四：山西沁新集團(tuán)沁新煤沿空留巷成功案例之四：山西沁新集團(tuán)沁新煤礦和新源煤礦，開采焦煤，解決高瓦斯通風(fēng)、礦和新源煤礦，開采焦煤，解決高瓦斯通風(fēng)、提高回收率和鄰近采空區(qū)巷道維護(hù)困難的難題。提高回收率和鄰近采空區(qū)巷道維護(hù)困難的難題。沿空留巷圍巖控制技術(shù)研究柏建彪教授柏建彪教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 1395135908734沿空留巷成功案例之五：天安煤業(yè)二礦沿空留巷成功案例之五