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补连塔煤矿综采工作面过空巷泵送充填式支柱应用研究2024-01-26汇报人：

引言补连塔煤矿综采工作面概述泵送充填式支柱设计泵送充填式支柱应用试验过空巷充填效果数值模拟分析泵送充填式支柱在补连塔煤矿的应用前景contents目录

CHAPTER引言01

随着我国煤炭资源开采深度的不断增加，空巷问题日益突出，严重影响煤矿安全高效生产。补连塔煤矿作为我国重要的煤炭生产基地，空巷问题尤为严重，亟待解决。综采工作面过空巷技术是解决空巷问题的有效手段之一，而泵送充填式支柱作为该技术的重要组成部分，对于提高过空巷效率和安全性具有重要意义。研究背景和意义

国外在综采工作面过空巷技术方面起步较早，已形成较为完善的理论体系和技术装备。国内在该领域的研究相对较晚，但近年来发展迅速，取得了一系列重要成果。目前，国内外在泵送充填式支柱的研究方面主要集中在材料性能、结构设计、施工工艺等方面。国内外研究现状

本文以补连塔煤矿综采工作面过空巷为研究对象，重点研究泵送充填式支柱的材料性能、结构设计、施工工艺等方面的问题。研究内容采用理论分析、数值模拟、实验室试验和现场试验相结合的方法进行研究。首先通过理论分析和数值模拟对泵送充填式支柱的受力特性和稳定性进行分析；其次通过实验室试验对材料的性能进行测试和优化；最后在现场进行工业性试验，验证研究成果的可行性和实用性。研究方法研究内容和方法

CHAPTER补连塔煤矿综采工作面概述02

煤矿地质条件煤层赋存情况补连塔煤矿的煤层厚度大，赋存稳定，倾角较小，为综采工作面的布置提供了良好的条件。地质构造特征矿区内地质构造相对简单，断层、褶皱等构造不发育，有利于综采工作面的连续推进。水文地质条件矿井水文地质条件中等，主要充水水源为大气降水、地表水和老空水，对综采工作面的安全生产有一定影响。

03设备选型与配置选用先进的综采设备，如大功率采煤机、液压支架等，并进行合理配置，提高生产效率。01工作面长度与推进方向根据煤层赋存条件和矿井生产能力，确定合理的综采工作面长度和推进方向。02巷道布置采用双巷布置方式，即运输巷和回风巷平行布置，确保通风和运输的顺畅。综采工作面布置

补连塔煤矿存在多条空巷，分布不规律，给综采工作面的推进带来一定困难。空巷分布情况空巷的存在导致工作面顶板破碎、煤壁片帮等安全隐患增加，同时影响采煤机的正常截割和液压支架的支护效果。空巷对生产的影响目前采用的过空巷技术主要包括木垛法、密集支柱法等，但这些方法存在支护强度低、操作繁琐等局限性，难以满足安全高效生产的需要。现有过空巷技术及其局限性过空巷现状及问题

CHAPTER泵送充填式支柱设计03

选用高强度、耐腐蚀、耐磨损的特种钢材作为主要材料，确保支柱在恶劣环境下具有足够的承载能力和稳定性。材料选择支柱材料需满足抗压、抗拉、抗弯等力学性能指标，同时具备良好的耐疲劳性能和耐久性。性能要求支柱材料选择与性能要求

结构设计采用合理的截面形状和尺寸，优化支柱的受力分布，提高整体稳定性。同时，考虑到充填材料的流动性和凝固时间等因素，设计合理的充填口和排气口。结构优化通过有限元分析等数值模拟方法，对支柱结构进行受力分析和优化，进一步提高其承载能力和稳定性。支柱结构设计及优化

研究采用先进的加工设备和工艺，确保支柱的加工精度和表面质量。同时，制定合理的热处理工艺，提高材料的力学性能和耐腐蚀性。建立完善的质量控制体系，对支柱的原材料、加工过程、成品等进行严格的质量检验和控制，确保产品质量符合设计要求。支柱制造工艺研究质量控制制造工艺

CHAPTER泵送充填式支柱应用试验04

设计泵送充填式支柱根据空巷的尺寸和地质条件，设计适用于该空巷的泵送充填式支柱，包括支柱的形状、尺寸、材料等。制定试验方案确定试验的步骤、方法、安全措施等，以及需要记录的数据和分析方法。确定试验地点和试验对象选择补连塔煤矿某一综采工作面作为试验地点，以该工作面的空巷作为试验对象。试验方案制定

安装泵送充填式支柱充填材料选择与泵送监测数据收集数据分析试验过程记录与数据分析按照设计方案，在空巷中安装泵送充填式支柱，并记录安装过程中的各项数据。在试验过程中，实时监测并记录空巷围岩变形、支柱压力、充填材料性能等数据。选择合适的充填材料，并通过泵送设备将充填材料注入支柱内，记录泵送过程中的压力、流量等数据。对收集到的数据进行整理和分析，包括围岩变形规律、支柱压力变化、充填材料性能变化等。

根据试验过程中收集的数据，对泵送充填式支柱在空巷中的安全性进行评价，包括支柱的稳定性、围岩变形控制效果等。安全性评价分析泵送充填式支柱在空巷治理中的成本效益，包括材料成本、安装成本、维护成本等，并与传统治理方法进行比较。经济性评价根据试验结果，评价泵送充填式支柱在不同地质条件下的适用性，以及在不同空巷尺寸和形状下的应用效果。适