尾砂膏体跳采充填开采相似材料模拟试验

为研究以尾砂为骨料、胶固粉为细集料的膏体跳采充填覆岩变形、移动及破坏的规律,以张赵煤矿102采区1021工作面为工程背景,基于相似理论建立相似物理模型,对跳采充填情况下煤柱及充填体稳定性、顶板裂隙发育、弯曲变形规律进行研究。试验结果表明:第1轮采5 m,留15 m煤柱跳采充填开采后,基本顶和直接顶基本稳定,没有变形;第2轮开采煤柱累计长度80 m,随着回采煤柱数目增多,直接顶发生下沉明显,在距开切眼90 m处1~8测点下沉最大值达到4.5 cm;当工作面完全充填开采后,上覆岩层下沉最大值为22 cm,离层发育高度为29.4 m;煤柱和充填体所受垂直应力随煤柱回采数目增多而变大,煤柱监测数据的变化呈现阶梯状增加,分为突变期、缓增期、稳定期3个阶段;充填体受力稳定在0.012~0.02 MPa之间,变形小。     

条带残留煤柱膏体充填综采技术研究与应用

为了彻底解放建筑物下条带开采遗留煤柱资源,采用理论分析与现场实践结合的研究方法,对条带遗留煤柱膏体充填复采煤柱稳定性、覆岩结构变化特征和膏体充填技术参数进行了探讨,得出了合理膏体充填体强度、充填率、煤柱宽度等参数指标。研究表明:条带开采遗留煤柱膏体充填复采时合理的煤柱宽度为5.0 m;充填率不得低于70%;安全系数取k=1.5~2.0,当开采煤柱宽度小于50 m时,充填体28 d抗压强度不小于5.0 MPa;当开采煤柱宽度小于100 m,充填体28 d抗压强度不小于2.6 MPa。以济北矿区岱庄煤矿生产技术条件,提出了条带遗留煤柱膏体充填开采回收技术,并确定了合理的工艺参数。实测表明,膏体充填开采达到充分采动后,地表最大下沉值为220 mm,下沉系数为0.076,取得了良好的地表沉陷控制效果。     

高应力区超高巷采矸石充填采煤技术

煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题。结合某矿高应力试验区边角煤的相关条件,开发巷采矸石充填置换边角煤技术,对煤柱的稳定性进行了分析,并对高应力区巷采矸石充填开采沉陷进行了预计。研究结果表明,在高应力区进行采高5.8 m巷采矸石充填开采是可行的。需分两步进行:早期贮矸空间两侧煤柱的宽度取15 m,掘进巷道宽度取5m;后期待早期的巷采贮矸空间完成充填后,在原留设的15 m煤柱中间再掘后期的贮矸空间,宽度仍为5 m,两侧剩余煤柱各为5 m,煤柱稳定性系数均大于1.5。地表移动与变形最大值分别为:下沉169 mm,水平移动60 mm,水平变形0.2 mm/m,曲率0.002 m-1,倾斜0.5 mm/m,远远低于一般建筑物受采动影响的临界变形值。     

矸石膏体充填综合机械化开采顶板控制

为了延长某矿服务年限,拟对该矿采用矸石膏体充填开采工业广场保护煤柱,利用理论推导与物理模拟实验相结合的方法对矸石膏体充填时的顶板控制进行了研究。结果表明:首试面进行开采时最大控顶距为9.9 m,采煤进刀步距700 mm,回采推进3刀进行1次充填;采用分体式液压支架控制顶板,工作面推进160 m时,膏体充填开采测得地表下沉211.2 mm,地表下沉系数为0.08远小于规定的地表下沉系数0.15,首试面采用理论设计的膏体充填工艺参数开采能够满足保护地表建筑物的需要,技术上是可行的。     

高水材料充填置换开采承压水上条带煤柱的理论研究

针对山东埠村煤矿911采区开采条件,提出了利用高水材料充填方法对承压含水层上已经开采的条带煤柱进行二次置换开采的技术思路。从充填体稳定性以及置换充填开采对底板破坏的影响等方面分析了其技术可行性,确定了采区高水材料充填置换开采承压水上条带煤柱的合理方案,即首先对条带老采空区（平均采宽15 m）进行充填,待其充填体强度达2.2 MPa后对条带煤柱（平均留宽20 m）进行回收,回收过程中每间隔一个条带煤柱进行一次充填,该方案共需要充填体体积占采区采出煤层体积的65.6%。     

埠村矿承压水上充填复采条带煤柱试验研究

针对埠村煤矿911采区条带开采资源回收率低、承压水上安全开采的问题,在9111工作面进行了高水材料充填置换开采条带煤柱试验。现场实践与工程实测结果表明:原条带采空区一次充填率可达到98.7%,确保了后续条带煤柱的安全回收,煤柱采出总量约2.45万t;充填置换开采后的底板破坏深度未增大,仍为原条带开采时期的0~10m;该面采后地面最大下沉量仅为11mm,高水材料充填吨煤成本仅增加了98元/t,实现了煤矿安全绿色开采。     

条带膏体充填开采地表沉陷研究

条带开采技术是有效解决"三下"压煤的主要技术之一。将条带开采和膏体充填两种方法有机结合,提出了条带膏体充填开采的新概念。以周源山煤矿24采区条带膏体充填开采为工程背景,基于FLAC3D软件分别对采宽、留宽均为50m的条带开采和条带膏体充填开采两种开采方案进行数值研究。研究结果表明,条带膏体充填开采的地表下沉值大于条带开采相应位置的地表下沉值,但是其下沉系数满足条带开采的允许下沉系数的要求,这说明条带开采理论应用于条带膏体充填开采中是可行的。研究结果对以后周源山煤矿24采区的充填开采有一定的指导意义,并为类似的工程实践提供一定参考。     

急倾斜中厚矿体阶段空场嗣后膏体充填及其稳定性模拟

为了实现七角井铁矿急倾斜中厚矿体的安全回采,设计了阶段空场嗣后膏体充填法,并采用FLAC3D对开采和充填前后的采场稳定性进行了数值模拟。结果表明:分段凿岩、阶段出矿及低强度膏体充填适用于稳固型的急倾斜中厚矿体开采,矿石回收率82%,贫化率8%,矿块生产能力900~1 200t/d。膏体充填以全尾砂、干抛尾、水泥、粉煤灰为主要原料,充填体浓度77%~79%,灰砂比1∶30~1∶15。采场在不充填条件下难以维持长期稳定,膏体充填控制了矿柱水平位移,减缓了顶板下沉及应力集中,有效维护了采场安全性。     

黄土充填开采回收房式煤柱矿压显现规律

以神木县某矿黄土充填开采回收房式煤柱为工程背景,通过UDEC数值模拟软件对充填回收房式煤柱过程中工作面前方煤柱应力、工作面后方充填体应力及地表移动下沉进行了模拟研究。结果表明:随着开挖充填作业的进行,工作面前方煤柱支承应力逐渐增大,采场超前影响范围约为3个煤柱;充填体内应力变化呈"初始应力区-应力增大区-应力基本稳定区"规律;采用充填开采回收房式煤柱后地表的最大移动下沉量为338 mm,对地表的控制效果显著。     

厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究

为探究厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律,以古城煤矿1305工作面为研究对象,采用理论分析、参数计算及地表下沉预计等方法,基于等价采高理论建立了适用于膏体充填开采的等价采高模型,修正了非充分采动条件下的膏体充填开采预计参数,预计并揭示了厚煤层膏体分层充填开采后的地表移动参数变化规律。结果表明：膏体分层充填开采后地表最大下沉值270 mm,地表建筑物损坏等级在Ⅰ级允许变形以内,保证了地表建筑物的正常使用,为类似膏体充填后地表沉陷预测提供借鉴。     

某金矿合理级配尾砂膏体充填体强度研究与试验

尾砂级配为影响膏体充填体强度力学性质的主要因素之一。配制8组不同颗粒级配的尾砂试样,在实验室中进行标准养护条件下和井下养护条件下充填体抗压强度的试验测试,对比分析尾砂级配对充填体强度的影响,并到井下采场进行试验验证。试验结果表明:在一定范围内,随着尾砂中+150μm含量的增加,配制的充填料浆形成的充填体强度先增大后降低。优化组合后的合理级配尾砂制备成的膏体充填料浆在同等条件下充填体强度最高。试验数据可为该矿膏体充填工艺流程选择提供参考。     

基于等价采高模型的膏体充填开采沉陷预计

为了对膏体充填开采后地表沉陷规律进行研究,根据膏体充填开采的现场实践及充填材料的组成情况,建立了适合于膏体充填开采的等价采高模型.模型中等价采高由充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、膏体充填体的收缩量及压缩量组成,计算公式中含有泌水率、膏体充填体的压缩率等参数.将建立的等价采高模型与概率积分法结合,对许厂煤矿130采区北翼保护煤柱采用膏体充填开采后产生的沉陷进行预计,结果表明膏体充填开采后地表产生的移动及变形较小,可以保证矿用铁路及附近建筑物用地安全使用.     

岱庄煤矿矸石膏体充填模式研究与应用

随着我国煤炭事业的发展,"三下"压煤问题逐渐突出,如何更合理有效的开采村庄等建筑物下压煤已经成为煤炭行业重要的研究课题。根据煤矿绿色开采的发展要求,提出了采用矸石膏体充填进行建筑物下遗留条带煤柱开采。提出了"大步距隔离全部充填法",条带煤柱工作面每推进4～5m,沿工作面作隔离充填,通过系统论证,确定充填系统能力150m3/h。结合岩移观测,得到地表下沉最大值为58.2mm,地表下沉系数为0.08～0.10。     

岱庄煤矿条带煤柱矸石膏体充填开采地表沉陷研究

 摘要：针对岱庄煤矿村庄压煤严重,矿井服务年限缩短,而传统条带法开采后遗留条带煤柱储量丰富的现状,根据国内煤矿膏体充填开采技术发展水平和煤矿绿色开采的发展要求,在分析现有建筑物下开采技术途径的基础上提出了采用矸石膏体充填材料充填进行建筑物下遗留条带煤柱开采, 通过对矸石膏体充填开采地表沉陷控制原理的分析研究,实施了建筑物下矸石膏体充填开采,并对地表沉陷进行了预计实测。该技术项目的研究将为我国“三下”压煤条带煤柱回收及矸石井下利用提供了前沿技术开发思路,对解放村庄下呆滞煤炭资源,提高资源回采率和经济效益,实现企业的可持续发展,具有重要的现实意义。截至2011年6月30日,已累计回收条带煤柱560m,置换原煤23.1万t,地表最大下沉量只有35 mm,远远小于原设计预计的300-400mm,地表变形控制效果非常好。     

短壁跳采胶结充填围岩运动规律研究

针对我国"三下"压煤量大,开采成本高、工序复杂等问题,以某矿建筑物下压覆9~#煤层为工程背景,提出短壁跳采胶结充填开采方法,并对煤柱和充填体协同作用机理及围岩运动规律进行了研究。主要结论如下:工作面支巷设计宽度为5 m,长度为90 m,全厚开采;步骤一采留比1∶3,顶板变形最大14.1 mm,呈波浪形分布,底鼓不明显;步骤二采留比1∶1,顶板位移量最大30.9 mm,底鼓量2.3 mm;步骤三全采全充,顶板位移呈凹陷形分布,最大位移109.1 mm,底鼓最大10.3 mm;开采过程中煤柱应力呈阶梯状分布,呈波浪形向深部转移,充填体应力阶梯状跳跃增大;短壁全采全充后上覆岩层以弯曲下沉为主,直接顶没有发生明显的冒落;底板破坏呈现W-波浪型,矿压破坏带为0~2.2 m,煤柱两侧塑性区1.0 m。     

煤矿充填膏体长距离安全输送分析

葛亭煤矿730采区设计为膏体充填开采,由于该采区处于井田东北部,地面充填站距离采区较远,因此,必须对长距离膏体输送做进一步的研究,以优化管路布置方案,确保膏体输送安全。通过对拟定的管路布置方案的输送阻力分析,确定长距离膏体输送的关键参数,为方案的下一步实施提供理论依据。     

补连塔矿复杂条件下大采高开采地表沉陷实测

为研究补连塔矿浅埋深近距离煤层不同条件下(长壁采空区、煤柱区和旺采区下),大采高支架一次采全高工作面开采的地表移动规律,采用建立地表移动观测站对补连塔煤矿32301工作面地表沉陷进行了实测分析,结果表明:补连塔矿32301大采高支架一次采全高工作面开采引起的长壁采空区、煤柱区地表移动特征分区明显;长壁采空区的最大下沉速度比煤柱区大,最大下沉速度滞后距比煤柱区小.长壁采空区和煤柱区的下沉系数分别为0.78和0.51;长壁采空区的最大下沉速度为490 mm/d,最大下沉速度滞后距为61 m;煤柱区的最大下沉速度为234 mm/d,最大下沉速度滞后距为80 m.     

田庄煤矿超高水材料充填开采技术的研究及应用

针对田庄煤矿村庄下压煤严重制约矿井的正常生产接续的现实,提出了超高水材料充填采煤技术。介绍了超高水材料充填工艺的具体流程。工作面按面长50 m布置,采20 m留10 m煤柱,采用"两采一充"的连续充填开采模式。通过对充填效果进行理论的分析,预计在充填条件下,地表下沉最大值430 mm,水平移动最大值100 mm,倾斜最大值1.8 mm/m,建筑物全部为I级破坏。     

深井开采充填体抗压强度试验研究

结合金川矿区深井开采复杂条件,选取典型区域进行充填体现场取样。确定了充填体抗压试验方案,选择INSTRON1346电液压伺服材料试验机分别对高浓度砂浆充填材料和分级尾砂膏体充填材料试件进行了抗压试验。研究表明,高浓度砂浆充填材料的最大载荷和最大抗压强度均大于分级尾砂膏体充填材料的相应值,两种试件破坏时的最大位移基本相同,研究结果为矿山制定不同采场充填体选择方案提供了重要的依据。     

密实膏体充填面沿空留巷围岩稳定性控制研究

为减少区段煤柱的留设,提高建筑物下遗留煤柱的回采率,以岱庄煤矿2353工作面运输平巷沿空留巷为背景,提出"采空区密实膏体-巷内支护体-实体煤"共同作用于上覆岩层的联合控制系统,通过构建FLAC~(3D)模型,明确影响膏体充填面沿空留巷围岩稳定性的3个因素的合理取值,模拟结果表明:工作面充填率为95%,膏体强度为5 MPa,木桩排距与采高比为1∶3时可进一步强化围岩控制;同时依据该矿地质条件,给出了沿空巷道加固支护方案。现场施工后,监测到顶板最大下沉量为137 mm,两帮最大移近量为290mm,围岩变形量在允许范围内,满足邻近2354工作面的使用要求。