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随着对环境保护以及减少资源浪费的要求逐步提高,推行全充填沿空留巷开采,不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义,而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标,增产、增盈减亏的主要途径之一。 本文基于沿空留巷相关理论和矿山压力与岩层控制相关理论,综合采用理论分析、现场观测与数值模拟相结合的方法,研究了在薄及中厚煤层采用无煤柱全充填条件下,沿空留巷巷旁充填体性能以及矿压控制理论。优化了巷旁充填系统,设计采用了钢模板预置巷帮锚杆的快速沿空留巷方式,钢模板可以随着工作面的推进而前进,提高了支护速度和质量。同时为了达到巷旁支护的强度要求,研制了一种以矸石作为主要材料的新型高水速凝材料,该材料满足充填材料坍塌度,强度和脱模时间指标要求的水泥,矸石,河沙以及添加剂的最佳配比,成本低,性能好,是一种较理想的巷旁充填材料。利用理论计算与Flac3D数值模拟方法,通过对比合理宽度范围内的巷旁充填体不同宽度方案影响下的巷道围岩应力和变形,确定了充填体宽度的最优值。 本项课题的研究有助于解决传统煤矿开采方法引起的一系列的环境与安全问题,结合前人的研究,对充填开采以及沿空留巷进行系统的阐述。有助于协庄煤矿十一层煤工作面无煤柱全充填开采方法的实施,对于大幅度提高煤层产量,实现安全高效环保回采具有重要意义。与此同时,对一个矿区的研究可以作为借鉴的依据,甚至对全国类似矿井的无煤柱全充填开采技术可以提供有益的帮助。