影响固体充填开采效果的因素分析与对策

为了解放建(构)筑物下大量压煤,消除矿井矸石山,提出了在花园煤矿应用综合机械化固体充填采煤技术。在介绍充填采煤工艺与系统的基础上,重点分析了工业性试验期间影响固体充填开采效果的因素,并提出了解决对策。     

综合机械化固体充填采煤方法与技术研究

简要回顾了充填采矿的发展历程,指出了开发充填采煤技术的两大难点,即建立充填采煤的岩层控制理论和解决将充填体进入采空区的空间、通道和动力等技术途径;建立了固体充填采煤岩层移动控制和地表沉陷预计的等价采高方法;提出了能与传统综合机械化采煤技术相适应的综合机械化固体充填原理和方法,并介绍了自行研发的相关充填采煤系统和装备。工业性应用实践表明,综合机械化固体充填采煤除具有密实充填严格控制岩层移动和地表沉陷优点外,还能实现高产、高采出率采煤等良好的经济效益以及环境效益。     

充填体压实率对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制作用分析

以地面矸石、粉煤灰、黄土等固体废弃物为充填材料的综合机械化固体充填采煤技术为“三下”压煤的安全高效回收创造了条件.结合现场地质条件并根据等价采高的概念,分析了不同矸石与粉煤灰充填体压实率对等价采高的影响规律;并通过数值模拟分析了矸石与粉煤灰充填体不同压实率条件下对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制与地表沉陷的控制作用,提出了保持地表沉陷在允许范围之内的充填体压实率为15％;最后通过工程实践得出综合机械化固体充填采煤技术工作面的岩层移动及地表沉陷控制效果良好,基本没有影响到地表的建筑和设施的正常使用,研究成果可为综合机械化固体充填采煤技术的有效实施提供技术参考.     

预掘两巷前进式固体充填采煤技术研究

针对部分“三下”压煤区域地质条件及已存在巷道系统的限制问题,为保证固体充填开采之后对岩层移动及地表变形的控制效果,提出了预掘两巷前进式固体充填采煤技术,分析了该技术的原理及难点,建立了预掘两巷前进式固体充填系统、优化了充填采煤关键设备结构及布置方案,设计了固体充填采煤无煤柱沿空留巷方案及工艺,优化了充填采煤与沿空留巷一体化工艺。现场实践表明,预掘两巷前进式固体充填采煤技术可有效控制岩层移动与地表变形,采空区充实率达90.6%,无煤柱沿空留巷断面保持在原断面的90%以上,地表最大下沉值125 mm,可安全高效地开采类似条件“三下”压煤资源。     

综合机械化固体充填采煤技术研究进展

该文针对煤矿开采对生态环境的扰动影响,提出了低碳运行生态矿山建设理念,论述了综合机械化固体充填采煤技术研究成果,并对充填采煤条件下控制矿压显现进行了探讨。通过研究固体充填采煤液压支架设计方法及采煤矿压监测的方法,达到了在采煤过程中控制地表下沉的目的。     

固体充填采煤充实率设计与控制理论研究

根据固体充填采煤密实充填体的不同充实率决定不同岩层移动控制效果及“等价采高”预计地表沉陷的原理,提出固体充填充实率设计的理论依据,定性分析影响充实率的主控因素,并分别基于等价采高、关键充填设备、工作面推进方向、固体充填材料力学特性、地质条件以及充填工艺实施等7个主控因素对充实率的不同影响机理进行理论分析,明确充实率设计的基本原理,建立不同覆岩条件及压煤类型条件下固体充填采煤充实率设计流程与方法,并提出充实率控制的基本原理及6项控制措施;结合济三矿固体充填采煤工程案例,对充实率的设计及控制理论进行了应用,充实率控制指标理论设计为88%,现场实测为90.3%。理论分析与实践表明,充填设备与地质条件对充实率的影响程度最显著,充实率的精确设计与良好控制是保证充填采煤技术成功实现岩层移动及地表沉陷控制的关键。     

固体充填材料压实特性及应用

针对目前广泛应用的5种固体充填材料,设计实验方案,对其压实特性展开研究,得出在侧限压缩条件下的应力-应变、应力-密度和压实本构特性规律,为固体充填采煤技术控制岩层及地表变形研究提供基础数据;并基于压实特性,制定了5种充填材料充填采煤工艺标准-夯实力设计指标和充采质量比,为各矿区选用不同充填材料进行固体充填采煤提供指导。     

煤矿充填采煤方法的应用与分析

为充分解放"三下"压煤,冀中能源集团成功应用了多种充填采煤方法,取得了良好的经济效益和社会效益。介绍了固体充填、膏体充填、似膏体充填和高水材料充填采煤方法的应用,从施工工艺、系统组成、充填材料、充填效果等方面进行了对比分析,总结了4种充填采煤方法的特点和适用条件,为进一步推广充填采煤技术提供了宝贵经验。     

综合机械化固体充填采煤一体化技术

为推广应用综合机械化固体充填采煤一体化技术,解放＂三下＂压煤,提高矿井采出率,实现矿山的绿色开采,在简要综述充填采煤历程和发展现代化充填采煤技术的目标、要求和难点的基础上,系统阐述了综合机械化固体充填采煤一体化技术的系统布置、关键装备,并介绍了该技术在密集建筑群下、邻近松散含水层区域和大型河堤下进行大规模充填开采煤炭的工程实例。应用结果表明：综合机械化固体充填一体化采煤技术可实现＂三下＂压煤的安全高效开采,具有广阔的应用前景。     

综合机械化固体充填采煤技术研究进展

在简要综述充填采煤历程和发展现代化充填采煤技术的目标、要求和难点的基础上,系统介绍了综合机械化固体充填采煤技术的研究进展。重点论述了密实充填采煤的岩层移动控制理论,其理论上的突破是新技术发展的前提,主要包括：充填开采岩层移动控制的等价采高理论;充填开采岩层运动的连续介质力学模型;充填开采岩层移动的计算公式;固体充填的采场矿压与支架受力分析。进而系统介绍了综合机械化固体充填采煤的系统、装备及工艺,以及在密集建筑群下、孤岛村庄煤柱区域、临近松散含水层区域和大型河堤下进行大规模充填开采煤炭的工程实例。     

煤矿充填开采充填体承载能力影响因素研究

 煤矿充填开采时充填体的承载能力十分重要。根据影响充填体承载能力的因素,建立了充填体承载能力的模型,运用数值模拟软件FLAC进行模拟计算,得出了充填体承载能力的大小随着充填体宽度和强度增大而增大,随着充填体高度和采深的增加而减小,为以后充填体的参数选择提供理论支持。     

近距离煤层充填上行开采临界充实率设计

对比分析传统垮落上行开采和充填上行开采覆岩移动机理,发现传统垮落上行开采一定层间距的煤层群将导致上位煤岩层结构破坏而无法正常回采,但一定充实率保障条件的充填上行开采可降低上位煤层的破坏程度。采用叠合梁极限破断理论与塑性区发育高度分析合理的充实率,提出充填上行开采可行性条件,得到充填上行开采的临界充实率。结果表明:对于木瓜矿地质条件,上位煤层(9~#煤)不发生破断时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为82.1%;下位煤层(10~#煤)开采时塑性区发育高度达到上位煤层(9~#煤)时,下位煤层(10~#煤)充填开采的临界充实率为70.4%,即木瓜矿实施充填上行开采9#煤层的临界充实率为82.1%。     

边角煤短壁机械化充填开采技术研究

根据我国煤矿的地质条件,将传统房柱式采煤提升为安全高效的短壁机械化采煤方法,并与充填技术相结合,针对充填技术特点合理布置采区巷道,充分利用充填物料凝固后的支撑强度,控制地表下沉和岩层移动,对煤柱、不规则块段、地质构造较复杂的煤层以及"三下"压煤等边角煤开采等提供了切实可行的技术途径,提高了煤炭资源回收率和开采效率。     

煤矿井下充填保水开采的技术模式探讨

为了缓解濉萧矿区煤炭资源开采紧张和防止矿井水害的发生,根据绿色开采体系中保水开采的重要性,依据濉萧矿区的生产地质条件,提出了充填矸石替换三下压煤的充填保水采煤技术模式。结合矿压研究理论分析了试验工作面充填采煤的可行性,通过数值模拟软件分析了充填效果,并结合矿区开采现状分析了充填保水开采的技术和经济优势。结果表明,采高3 m的情况下,充填率达到75%,可以保护顶板上方20 m以外的含水层不被破坏。充填保水采煤技术模式在濉萧矿区有很强的实用性,并具有良好的应用前景。     

高水充填材料在采煤工作面过空巷中的应用

针对12205工作面回采过空巷期间易出现煤墙片帮、漏顶,影响工作面安全回采问题,提出利用高水速凝充填材料对空巷进行充填加固技术方案。通过模拟试验,选取水灰比为3:1的高水充填材料,在回采期间采取对工作面煤体进行注浆固化、工作面调斜、巷道超前加固支护等补充措施。经现场应用,工作面煤壁未出现大范围片帮和漏顶现象。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

固体废物膏体充填岩层控制的数值模拟研究

充填开采是目前安全开采建筑物下压煤的理想措施。本文结合现场地质条件，采用数值模拟软件FLAC，确定充填体强度，并对充填开采控制岩层活动的效果进行预测，为建筑物下安全开采提供了可靠的理论依据。     

榆阳煤矿近水平煤层高充填率充填工艺技术研究

为解决榆阳煤矿2307综采工作面近水平煤层胶结充填难以实现高充填率的难题,提出了合理选择充填口位置、充填区分段充填、充填期间流量控制等工艺措施。工程实践表明:充填区平均充填率达98.5%以上,充填效果良好。该工艺技术同样适用于条带充填、连采充填等胶结充填工作面。     

高水材料巷旁充填沿空留巷技术应用研究

煤矿沿空留巷具有提高煤炭回采率、减少掘进巷道工程量和利于采掘接替等优势。常村煤矿为减少巷道成本,缓解采掘压力,采用高水材料巷旁充填技术替代小煤柱护巷,根据现场条件,高水材料水灰比为2∶1,巷旁充填宽度为1 m,并辅以巷道补强支护、超前加固技术保证沿空留巷效果,实施后,工作面实现无煤柱开采,减少巷道掘进量,一条沿空留巷就为矿井节约成本700余万元,为矿井高效生产提供了保障。     

似膏体自流充填工艺在孙村煤矿的应用

山东孙村煤矿已进入深井开采阶段。为最大限度地回收留设的保安煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体自流充填试验研究。试验结果表明,可以制备出合乎设计要求的煤矸石似膏体,并能实现膏体自流充填。采用煤矸石似膏体自流充填工艺既经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持。