软弱煤层综放沿空留巷充填体宽度影响研究

"软弱煤层综放沿空留巷充填体参数实验研究" 这篇科研文章专注于探讨在软弱煤层中实施综合机械化放顶煤沿空留巷技术时，充填体参数如何影响巷道稳定性。研究指出，对于深埋、厚煤层以及质量较软的煤炭条件，充填体的宽度是决定留巷效果的关键因素。 文章以潞安集团王庄煤矿7101工作面风巷为例，该巷道具有3.2米的采高，4米的放采高度，以及一个2#煤层，煤化程度较低，煤质较软，平均埋深323米，平均厚度7.2米。由于留巷断面大，顶板煤层厚且软弱，导致巷道变形严重，围岩稳定性成为主要问题。 为了研究这个问题，研究人员设计了一组大比例的相似模拟实验，充填体材料选用C30混凝土，宽度从3米到2米，共11个不同宽度的设置。实验结果表明，当充填体宽度为2.5米时，留巷的效果最佳，这有助于减少煤帮和顶板的变形，改善围岩的稳定性。 通过对实验数据的分析，研究人员发现充填体与综放煤巷围岩的相互作用可以分为三个阶段：活动前期、活动过渡期和活动后期。这三个阶段反映了充填体在不同时间点对围岩动态变化的影响。 在活动前期，充填体主要起支撑作用，防止巷道两侧的煤体坍塌；活动过渡期内，充填体与围岩逐渐达到动态平衡，煤层的压力分布开始稳定；而在活动后期，充填体与围岩形成稳定的力学系统，能够有效抑制进一步的变形。 这项研究对于优化厚煤层特别是软弱煤层的沿空留巷技术具有重要意义，为类似条件下巷道的维护提供了科学依据，有助于提高煤炭回收率，降低巷道掘进率，缓解采掘接替矛盾，从而提升煤矿的经济效益。 此外，实验结果还揭示了在软弱煤层中，合理的充填体设计可以显著改善巷道的安全性，减少围岩的破坏，对于矿井的长期可持续开采至关重要。未来的研究可能将进一步探索不同地质条件、煤质和开采方法下，充填体参数的优化策略，以实现更高效、安全的煤炭开采。