超高水材料充填开采支架与围岩关系分析与应用

为研究充填开采支架合理支护阻力,基于大尺寸超高水材料力学性能试验,建立了超高水材料充填开采覆岩活动力学模型,分析充填开采支架与围岩关系,得出了充填支架支护阻力计算方法,并根据冀中能源陶一煤矿实际充填开采实例进行了验证。研究表明:直接顶随着工作面推进逐渐冒落,控制悬顶距在一定范围内可使关键层形成稳定结构而不发生破断,充填工作面不会发生明显来压现象;与一般长壁综采在支架选型方面相比,超高水材料充填开采应用低工作阻力支架同样可以满足开采的需要,同时能够保证良好的充填效果。     

超高水充填材料在采矿工程中的应用与展望

为解决"三下"压煤开采、工作面过空巷和煤炭自然发火等问题,对超高水材料充填开采技术、预充空巷开采技术和注浆防灭火技术进行研究。基于超高水充填材料的性质,介绍了以上3种技术的应用情况,并分别以陶一煤矿、王庄煤矿和金地煤矿为例对其应用效果进行了分析和评价。结果表明,超高水材料充填开采技术能保证采空区充填率达到85%以上;采用超高水材料预充空巷开采技术后,工作面回采过空巷期间未出现矿压显现剧烈现象;采用超高水材料注浆防灭火技术后,火区的温度和CO、NH4浓度均恢复到正常水平。今后需在继续完善当前技术相关理论与工艺的同时,进一步拓展超高水材料的应用领域。     

超高水材料液压支架后挂袋充填技术

超高水材料是一种新型绿色环保的材料,以该材料为基础的充填开采技术能够很好的解决建筑物下压煤的问题。介绍了超高水材料液压架后挂包充填开采技术实施过程,以陶一煤矿充2工作面为例介绍了相关的采煤工艺与充填工艺,并对影响充填效果的因素进行了分析。工程实践表明:超高水材料充填工作面矿压显现不明显,凝结后的充填体可以有效的控制采空区顶板,限制地表下沉。     

超高水材料充填全封闭挡浆技术的研发与应用

田庄煤矿为近水平薄煤层开采矿井,煤层倾角较小并且工作面内高低起伏变化较大,每次充填后工作面采空区空顶面积仍然很大,更为严重的是,很容易造成顶板大面积垮落,影响充填效果,给矿井的安全生产带来巨大的影响。自引进超高水材料充填技术以来,不断进行工艺创新,实现了薄煤层小倾角超高水充填开采。本文主要介绍薄煤层小倾角超高水材料充填全封式挡浆的成功经验。     

超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现规律研究

为了掌握超高水材料充填开采工作面矿压显现规律,以亨健公司2515充填工作面为研究对象,研究了2515工作面支架工作特征、支架立柱增阻特性、充填体压力变化特征及顶底板移动规律等。结果显示,2515充填工作面来压现象不明显,工作面开采对地表影响不大。该成果为超高水材料充填工作面开采提供了理论基础。     

中厚煤层回采工作面充填开采与效果分析

针对辛置煤矿10-429工作面地面区域存在建筑物及村庄的情况,确定采用充填开采,通过分析各项充填材料的优缺点,确定采用超高水材料作为充填材料,基于工作面特征,进行充填开采技术各项参数的设计,并在充填开采时,进行充填体受力和地表沉降的观测。结果表明:采用超高水材料充填开采后,工作面无明显的周期来压现象,充填体的受力正常,工作面区域顶板的最大下沉量为0.21 m,充填开采效果显著。     

超高水材料充填开采技术研究

针对超高水材料性能差、充填体密实程度低、充填工艺系统复杂等问题,以田庄煤矿超高水材料充填开采为工程背景,研究了不同外加剂掺量对超高水材料的影响,分析了超高水材料蠕变性能,改进了充填系统和工艺,并开展了工业性试验和效果分析。结果表明:随AA外加剂掺量增加,浆液流动性能变差,泌水率降低,单轴抗压强度逐渐增加,28d强度最大可达0.90 MPa;在6.5 MPa压力作用下封闭的超高水材料应变仅为6.02×10~(-3),超高水材料可视为不可压缩体;充填工艺系统简洁、高效、稳定,实现了精准自动化操作和半连续制浆、连续放浆的工艺,满足了工作面的快速回采和充填要求;超高水材料性能好、充填体密实度高、接顶充分,达到了显著的地表沉降控制效果,实现了煤炭资源的绿色开采。     

复采区超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术

针对井陉煤矿1612复采工作面的开采要求及该工作面运输巷必须在开采后长期保留下来的情况,提出了炮采工作面超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术。通过挡浆板和阻燃隔水膜结构提高了采空区充填率,并采用了"强—中强—弱"支护结构,使巷道围岩应力向采空区深部转移,减小了运输巷围岩应力。实践表明:超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术工艺简单、充填成本低,且留巷效果理想,具有很好的推广应用价值。     

超高水材料充填空巷研究与工业性试验

长期以来,工作面过空巷是煤矿开采中难以解决的问题.传统的空巷支护方式不能有效地对顶板和煤壁提供足够的阻力或阻止围岩破坏范围的扩大.本文在分析工作面空巷围岩活动规律和超高水材料性能的基础上,论证了超高水材料充填空巷的可行性,并确定了充填体的力学参数和充填工艺.现场试验证明,采用超高水材料充填空巷是一种安全、经济、高效的方法,较传统空巷支护方法具有较大的优势.     

超高水材料充填开采的应用与研究

冀中能源邯郸矿业集团陶一煤矿对村庄下压煤采用充填开采工艺采煤.根据矿井开采条件,利用超高水材料的优越性能进行了袋式充填开采、开放式充填开采工艺的研究.建立了地面充填站,采用自流技术,使得充填能力达到400 m3/h,提升了采充效率.通过对工作面矿压、地表变形监测,表明该工艺可以缓解矿压显现程度,极大减少地表变形.     

超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架—煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、...     

薄煤层超高水材料充填开采相似模拟试验研究

以山东某矿煤岩赋存条件为原型,取线性比Cl=1/150、时间比Ct=1/150、强度比CR=143×10 -3进行了薄煤层（厚度1.2 m）超高水材料充填开采相似模拟试验研究。设计了试验参数及超高水材料在模型采空区的充填方法,揭示了薄煤层超水材料充填开采采场覆岩及地表活动规律,并与类似条件下的垮落法开采进行了对比。结果表明：与垮落法开采相比,超高水材料充填开采时工作面超前支承压力的影响范围缩小且峰值明显降低,工作面后方上覆岩层稳定时间缩短,没有出现垮落带与明显断裂带;该技术能将地表移动和变形控制在规定要求的范围内,提高充填率有助于降低覆岩活动与地表变形程度。     

超高水材料袋式长壁充填开采覆岩控制技术研究与应用

系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采“支架-围岩”关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工作面充填开采地质与开采技术条件,开发并实施了隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填、离层区打钻补注浆充填等充填率保障技术与工艺。现场实测结果表明,超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉：① 工作面巷道顶底板最大移近量为258 mm,两帮最大移近量为183 mm,围岩变形较小;② 微震监测系统表明,2515工作面超前破裂范围为20~30 m,围岩破裂高（深）度为顶板以上40 m至底板以下10 m,1个月后（推进距离60 m左右）已充填区域微震事件逐渐消失;③ 地表最大下沉量为265 mm,实测下沉系数为0.06。     

超高水材料长壁工作面充填开采顶板控制技术

为研究充填工作面长度对岩层控制效果的影响,指导长壁工作面充填开采实践和为围岩变形控制提供依据,基于超高水材料的基本性能试验,利用差分法薄板理论建立了超高水材料长壁工作面充填开采顶板活动力学模型,得到关键层的预计变形量,分析充填工作面长度对关键层变形及破坏的影响,提出了长壁工作面充填开采顶板控制理念。研究结果表明:采空区顶板下沉最大挠度值随着工作面长度的增加而增加;要维持关键层不发生断裂,必须保证工作面长度和控顶长度在一定范围内。对比冀中能源陶一煤矿充1~5工作面(工作面长度50~60 m)和充6工作面(工作面长度120 m)充填开采实际情况,提出并应用地面充填系统构建、充填液面提高、隔离带设置、工作面锚网索支护4种长壁工作面顶板控制技术,有效地抑制了顶板变形,同时保证了良好的充填效果。     

超高水材料袋式充填开采研究

为了解放建筑物下压煤问题,采用新型的超高水材料作为采空区充填物,水体积和水灰比分别可达97%和11∶1.结合超高水材料的基本性能,提出进行采空区袋式充填开采.该技术将超高水材料混合浆液充入预先在采空区架设好的充填袋内,凝固后的充填体控制上覆岩层活动,以达到有效减缓地面沉降的目的.该技术在陶一煤矿充填试验面的成功运用说明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种性能良好的采空区充填材料;超高水材料袋式充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的煤矿绿色开采方法,具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,实际应用与操作方便,对煤矿地质条件及采煤工艺适应性强等显著优点.     

建筑物下超高水材料充填体稳定性研究

针对建筑物下3603超高水材料充填开采工作面,经在采空区内布置顶板变形仪和压力传感器,对充填体进行监测研究,得出超高水充填体在工作面中部压缩变形量和应力比端部高;充填体压缩变形量及应力随工作面的向前推进而增加,且在初期总体上均呈线性关系,达一定距离后,逐渐趋于稳定;超高水充填体能有效控制顶板下沉,减缓上覆岩层向下移动,能对地表变形起到很好的控制作用。     

大倾角厚煤层超高水充填试验研究

针对新光集团淮北刘东煤矿煤层倾角较大、煤层较厚的情况,根据超高水充填材料性能的特点,提出了采煤工作面采用跳采方式、预留煤柱开放式充填工艺。试验研究确定了工作面推进距离为15 m,留5 m煤柱作为充填的挡浆墙。试验结果表明,在大倾角、厚煤层和顶板较破碎等复杂地质条件下,预留煤柱开放式超高水材料充填开采技术显示出较好的适用性,具有良好的技术、经济和社会效益,为类似条件下的煤矿“三下”开采提供了重要借鉴。     

超高水充填沿空留巷矿压显现规律研究

结合充填开采留巷的实际情况,对超高水材料充填开采留巷围岩运动及控制机理进行了分析。采用数值模拟采空区充填率为70%、80%、90%的留巷围岩活动规律,得出随着采空区充填率的提高,充填开采留巷围岩应力逐渐降低、围岩变形逐渐减小。针对试验工作面的实际情况进行了包式充填沿空留巷的工程实践,现场实测超高水材料充填开采留巷顶底板移近量在60mm以内、两帮移近量在30mm以内,巷旁包式充填体的支承压力小于2.5MPa,能够实现长时间使用的要求,可为类似地质条件下的超高水充填留巷提供技术参考。     

超高水材料开放式充填FLAC3D数值模拟应用研究

超高水材料是一种新型的采空区充填材料,以该材料为基础的采空区开放式充填技术具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,充填与开采互不影响等显著优点.结合超高水材料充填工艺的特点,采用FLAC3D数值模拟软件,模拟不同开采方式下采空区上覆岩层的移动情况,分析了超高水材料控制顶板下沉,抑制地表沉陷的机理.陶一煤矿充填试验面...     

亨健矿袋式充填开采覆岩控制技术

为了解决亨健煤矿村庄下压煤的开采问题,采用超高水材料对工作面采空区及主巷进行了充填,工作面副巷通过高水材料巷旁充填进行沿空留巷,并通过对采空区补充充填提高了充填率。工程实践结果表明:袋式充填开采技术不仅有效地控制了上覆岩层的破坏及移动,工作面矿压显现也得到了极大的减缓,同时工作面副巷也得到了很好的留巷效果。