为了解决贺西矿工作面接替紧张,煤炭采出率低的问题,拟在该矿3303工作面进行无煤柱膏体充填技术的研究。通过建立沿空巷道力学结构模型,对留巷顶板运移规律进行理论分析,推导得出中厚煤层条件下充填体支护阻力公式;运用FLAC数值模拟,以围岩垂直应力分布为衡量指标,优化了充填体的宽度与强度取值;合理选择膏体配选材料,之后通过实验研究膏体的强度特性与可泵性,确定了充填材料的最佳配比方案。现场应用表明:该充填方案技术可行,充填效果良好。

针对我国煤炭开采中存在资源浪费大、利用率低等问题,分析了沿空留巷技术中关键块大跨距断裂特征,研究选择了合理充填体强度与宽度。并以山西省兴无矿为例,分析中厚煤层关键块大跨距断裂机理,理论推导充填体静载荷公式,利用UDEC2D软件模拟分析不同宽度、强度充填体的变形规律,基于横向位移、轴向位移、轴向应力和经济效益等衡量标准对不同方案进行对比分析。研究结果表明,当充填体强度为12MPa、宽度为1. 2m时,巷道围岩得以稳定控制。

针对中厚煤层沿空留巷充填体宽度的确定,以某矿实际地质情况为工程背景,通过FLAC3D数值模拟软件,分析不同宽度下沿空留巷围岩变形规律。结果表明:随着充填体宽度的增加,巷道顶板下沉量降低,充填体承载能力增强,能够尽快切断采空区一侧顶板,使巷道趋于稳定。