煤炭科学技术

作者：孙强, 赵瑞, 周楠, 高嘉良, 袁辉,

关键词：空巷, 泡沫充填材料, 物理模拟, 围岩变形, 应力分布,

工作面过空巷是煤矿井下生产过程中普遍面临的工程问题，空巷地质条件赋存复杂且密集时，易导致围岩失稳、支架空顶作业、支架漏底等问题，影响工作面安全高效生产。以鲍店煤矿5316综放工作面过空巷群为研究背景，采用理论分析、实验室测试、物理相似模拟及现场实测等方法，研究了水泥泡沫材料、粉煤灰泡沫材料及矸石泡沫材料性能及优势配比，工作面过空巷群围岩变形规律及控制效果。结果表明：发泡剂稀释倍数20倍、水灰质量比0.5、稳泡剂掺量为1%、发泡剂掺量1.0%、石膏掺量7%时，水泥泡沫充填材料28 d试样强度可达1.72 MPa；矸石粒径0～0.3 mm、掺量30%时，矸石泡沫充填材料28 d试样强度可达1.53 MPa；粉煤灰掺量30%时，粉煤灰泡沫充填材料28 d试样强度可达1.13 MPa。提出了以煤基固废泡沫材料充填、补强锚索与U型钢梁加强支护为主的空巷群围岩控制技术方法，并给出了煤基固废泡沫材料空巷充填技术原理及加强支护主要参数设计，通过物理相似模拟试验研究了不同层位空巷群围岩应力峰值变化范围为16.9～26.5 MPa，应力集中系数变化范围为1.61～2.53，同层空巷顶板最大下沉值介于300～400 mm,下伏空巷顶板最大下沉值介于200～300 mm，且空巷交叉处易产生应力集中，变形量较大。工作面开采期间空巷群围岩表面位移、煤岩体（充填体）应力、顶板离层及锚杆（索）载荷、支架工作阻力等现场监测数据显示，整体空巷围岩变形量控制效果较好，实现了工作面安全高效生产。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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