沿空留巷巷旁充填體穩(wěn)定機(jī)理研究項目摘要

沿空留巷巷旁充填體經(jīng)歷頂板活動持續(xù)時間長、產(chǎn)生應(yīng)力集中度高、動壓影響強(qiáng)烈，充填體與頂板關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)相互作用關(guān)系研究不足，充填體力學(xué)性能設(shè)計不合理導(dǎo)致沿空留巷關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、圍巖強(qiáng)烈變形甚至報廢的現(xiàn)象時有發(fā)生。為此，開展沿空留巷巷旁充填體穩(wěn)定機(jī)理研究，主要包括：1）分析基本頂破斷與充填體相互作用關(guān)系，建立沿空留巷關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)三維力學(xué)模型，研究該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況與充填體力學(xué)性能的關(guān)系及影響規(guī)律；2）在保持關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，研究充填體應(yīng)具備的力學(xué)性能，分析充填體變形特征、塑性區(qū)演化規(guī)律及承載變化規(guī)律，研究充填體變形與承載的主要影響因素及效應(yīng)，確定充填體力學(xué)性能；3）研究塑性狀態(tài)充填體的穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則，分析側(cè)向約束力與塑性狀態(tài)充填體的相互作用關(guān)系，揭示充填體穩(wěn)定機(jī)理，開發(fā)保持塑性狀態(tài)充填體穩(wěn)定的控制方法。研究成果可為沿空留巷巷旁充填體力學(xué)性能的確定與充填體穩(wěn)定性控制提供依據(jù)。

長期以來，采區(qū)巷道普遍采用留煤柱的方式護(hù)巷，不僅煤炭采出率較低、巷道維護(hù)困難，而且較寬的煤柱在工作面后方形成應(yīng)力集中，使布置在煤柱下方的巖巷或下層煤回采巷道維護(hù)困難，研究沿空留巷實現(xiàn)無煤柱開采具有重要意義。但由于沿空留巷巷旁充填體經(jīng)歷頂板活動持續(xù)時間長、產(chǎn)生應(yīng)力集中度高、動壓影響強(qiáng)烈，充填體與頂板關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)相互作用關(guān)系研究不足，充填體力學(xué)性能設(shè)計不合理導(dǎo)致沿空留巷關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、圍巖強(qiáng)烈變形甚至報廢的現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，本課題以沿空留巷頂板應(yīng)力對巷旁充填體作用為主線，綜合運用多種方法研究分析，得到以下幾點結(jié)論：1）分析了基本頂破斷與充填體相互作用關(guān)系，建立了沿空留巷關(guān)鍵塊結(jié)構(gòu)三維力學(xué)模型，研究得到了該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況與充填體力學(xué)性能的關(guān)系及影響規(guī)律；2）研究了充填體應(yīng)具備早凝、快速增阻、良好變形性能和后期強(qiáng)度高的力學(xué)性能，分析了充填體變形特征、塑性區(qū)演化規(guī)律及承載變化規(guī)律，得到了充填體變形與承載的主要影響因素及效應(yīng)；3）分析了側(cè)向約束力與塑性狀態(tài)充填體的相互作用關(guān)系，揭示了充填體穩(wěn)定機(jī)理，開發(fā)了保持塑性狀態(tài)充填體穩(wěn)定的預(yù)應(yīng)力控制方法，同步實現(xiàn)充填和加固充填體，增加了充填體的承載能力和抗橫向變形能力。通過開展本項目研究，對于揭示充填體的變形機(jī)理具有重要意義，研究成果可為沿空留巷巷旁充填體力學(xué)參數(shù)的確定與充填體穩(wěn)定性控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。 2100433B

《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（GB/T 39336-2020）規(guī)定了沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)的術(shù)語和定義、高水材料強(qiáng)度要求、制漿輸送系統(tǒng)、巷旁充填留巷攴護(hù)要求、充填留巷工藝流程及要求、充填體強(qiáng)度、礦壓監(jiān)測和質(zhì)量檢測。該標(biāo)準(zhǔn)適用于煤層傾角小于25°，采高小于5.0m，應(yīng)用錨網(wǎng)支護(hù)的回采巷道。

《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（GB/T 39336-2020）符合《國務(wù)院關(guān)于煤炭行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》（國發(fā)〔2016〕7號文件）要求：“鼓勵和支持煤炭無人和無害化、無煤柱自成巷開采技術(shù)，推廣保水充填開采、智能開采和特殊煤層開采等綠色智慧礦山關(guān)鍵技術(shù)，提升大型煤炭開采先進(jìn)裝備制造水平。該標(biāo)準(zhǔn)的研究制定，有利于提高煤炭資源回收率，節(jié)約煤炭資源，減少礦區(qū)的土地沉陷，保護(hù)礦區(qū)的環(huán)境和安全。 2100433B

沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求編制進(jìn)程

• 標(biāo)準(zhǔn)計劃

2016年11月22日，國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（20161823-T-603）下達(dá)，項目周期24個月，由603（中國煤炭工業(yè)協(xié)會）提出并歸口上報及執(zhí)行，主管部門為中國煤炭工業(yè)協(xié)會。

• 發(fā)布實施

2020年11月19日，國家標(biāo)準(zhǔn)《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（GB/T 39336-2020）由中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局、中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布。

2021年6月1日，國家標(biāo)準(zhǔn)《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（GB/T 39336-2020）實施。

沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求制定依據(jù)

國家標(biāo)準(zhǔn)《沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求》（GB/T 39336-2020）依據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則—第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T 1.1-2009）規(guī)則起草。

沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求起草工作

主要起草單位：冀中能源集團(tuán)有限責(zé)任公司、冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)有限公司、國家能源充填采煤技術(shù)重點實驗室、河北充填采礦技術(shù)有限公司、河北煤炭科學(xué)研究院有限公司、中國煤炭工業(yè)協(xié)會生產(chǎn)力促進(jìn)中心。

主要起草人：張黨育、孫春東、趙云佩、高會春、劉連伏、馬民樂、王春耕、盧志敏、周奕朝、劉樹輪、梁義江、李永元、李繼升、于曉偉、孫鵬宇、楊洪增、宋佳、李強(qiáng)、曾瑞萍、王英、王學(xué)偉、郝永超、楊揚。