高瓦斯矿井沿空留巷充填技术研究：数值模拟与工业试验

"大断面沿空留巷充填体承载特性数值模拟研究" 本文主要探讨了在高瓦斯矿井环境下，如何通过沿空留巷技术来改善采煤工作面的瓦斯管理问题，并提高煤炭产出率。沙曲矿作为研究对象，其原有的U+L型通风系统导致了频繁的瓦斯超限和局部瓦斯聚集。为解决这些问题，研究人员在24207工作面进行了沿空留巷试验，旨在实现无煤柱开采。 沿空留巷的关键在于巷旁的充填体，它能起到支撑和隔离的作用，防止采空区的垮塌和瓦斯泄漏。通过理论分析，研究者揭示了充填体的作用机制，明确了其技术要求。他们构建了沿空留巷顶板的力学模型，以此为基础深入研究了充填墙体的受载特性，以寻找最佳的充填体宽度。 借助数值模拟软件FLAC3D，研究人员模拟了不同宽度充填墙体的承载性能。通过对模拟结果的对比分析，他们确定了3.0~4.0米为适宜的充填墙体宽度。这一宽度能够有效控制巷道的变形，有利于矿压的管理，从而降低瓦斯聚集的风险。 在24207工作面胶带巷的实际工业性试验后，长期的矿压观测证实了该方法的有效性，巷道围岩变形得到了良好的控制。这些研究成果为类似条件下的沿空留巷设计与实施提供了重要的参考依据，有助于提升矿井的安全性和经济效益。 沿空留巷技术是一种创新的无煤柱开采方法，通过构建人工支撑墙体，保留已采区域的巷道，形成特殊的通风系统，即“二进一回”的Y型结构，能有效减少瓦斯治理的复杂性，降低安全风险。近年来，随着技术的不断成熟和显著的社会经济效益，沿空留巷技术得到了广泛应用和推广。 本文的研究不仅解决了沙曲矿的瓦斯治理难题，也为其他高瓦斯矿井提供了可行的解决方案，对于推动煤矿安全生产和提高资源利用率具有深远意义。