深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律研究

以山东新巨龙煤矿1302N-1矸石充填综采工作面为工程背景,结合现场监测和数值模拟分析等手段对深井矸石充填综采工作面覆岩活动规律进行深入研究。结果表明:相比全部垮落法,深井矸石充填综采工作面采空区矸石能够有效支撑顶板,矸石支撑强度可达2.1MPa。工作面覆岩压力较小,最大为27.61MPa。矸石充填后,前方煤体和上覆岩层所受的采动影响减小,最大支承压力为3.42MPa,地表下沉系数为0.06。1302N-1综采工作面矸石充填高度为2.8m,上覆岩层断裂与来压特征不明显,仅监测到6次微震事件,能量都小于1 000 J,且多来自高位岩层。数值模拟表明:充填高度越高,覆岩塑性区范围越小,裂隙发育程度越低,覆岩下沉变形量越小。     

充填综采矸石-粉煤灰压实变形特性试验研究及应用

为了掌握矸石-粉煤灰充填开采中充填体的变形特性,采用MTS 815.02电液伺服岩石力学试验系统及自行设计的压实装置,通过一系列压实特性试验,比较分析了矸石-粉煤灰充填材料压实过程中的变形特征,研究了矸石-粉煤灰充填材料的基本变形规律,将其变形过程分为3个基本阶段,得出了矸石与粉煤灰充填体的最佳配比为1:0.3,并提出...     

综采工作面矸石充填开采技术研究及应用

介绍了新汶矿区翟镇煤矿综采工作面直接利用井下原生矸石充填开采的方法,论述了其充填工艺机理流程、充填设备设施及充填效果,实现了充填开采降低地面污染、减少地表下沉、提高资源回收率、延长矿井服务年限的目的,该技术意义重大,具有推广应用价值.     

矸石充填与垮落法混合综采技术研究与实践

针对平煤十二矿己15突出煤层无合适煤层保护层、矸石无法地面排放及常规充填工作面无法满足矿井产能等工程难题,提出了岩层保护层卸压开采矸石充填与垮落法混合综采技术。研究了矸石充填与垮落法混合综采三大技术关键:混合综采系统构成、关键设备及混合综采工艺,得出了混合综采面充填段长度与充填高度的关系曲线,优化了混合综采面关键参数,基于数值模拟结果设计己15-31010混合综采面合理充填段和过渡段长度分别为120 m和6 m。工程实践表明,矸石充填与垮落法混合综采技术实现了岩层保护层排矸井下充填的同时兼顾充填工作面产量。     

矸石充填开采及地表沉陷变形特征研究

矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了更简便准确的评估矸石充填后的效果,以新元煤矿为工程背景,首先概述了矸石充填设备的选型,考察了充填后的三个工作面的充实率,之后模拟计算了地面沉陷量,并通过现场实测来验证模拟结果。最后结合相关变形指标初步评估了该煤矿矸石充填开采对地表建筑物的影响。结果表明：新元煤矿三个工作面充填开采后的最大充实率为73%,最小则为36%;数值计算的地表沉陷量曲线与实测数据点相匹配,证明了模拟工作的可信度;模拟出来的三个工作面的可能最大地表水平变形值为0.15mm/m,可能最大地表倾斜变形值为0.35mm/m,可能最大地表曲率值为0.0022mm/m²;上述这些变形参数均小于相关的Ⅰ级变形指标,证明了矸石充填开采后对地面建筑物等的影响是非常小的。通过此数值模拟的方法提前对矸石充填开采引起的地表变形进行合理预测与评估是可行的。     

高效机械化采空区矸石充填技术

新汶矿业集团翟镇煤矿自主研发了综采采空区高效机械化矸石充填采煤技术,利用矸石做为充填体,力图解决"三下"压煤,实现"规模性"开采,矸石不升井,防止在地面堆积造成环境污染,改善井下矸石提升造成的矿井辅助运输紧张,在综采面随采随充的综采设备配套研制方面填补了国内空白,形成了翟镇煤矿充填开采新模式,取得了良好成效,为新汶矿区实现矿区资源与环境协调发展的绿色开采提供了借鉴。     

矸石充填开采技术对地表变形的影响研究

基于四通煤业井田建筑物下压煤量较大,开采出的煤矸石对周边环境造成了严重污染的问题,对该煤矿建筑物下采用矸石充填技术进行开采,解决了该煤矿建筑物下煤层的开采问题,具有较好的社会经济效益。     

条带充填开采覆岩承载结构及地表变形研究

针对条带充填开采上覆岩层承载结构及地表的变形规律,通过FLAC~(3D)数值模拟及现场实测进行了相应研究。结果表明:单一条带充填体不能够形成承载结构,覆岩的塑性体承载结构为相邻充填体相互作用而形成的,承载体间隔步距变化特征与覆岩中关键层有关;完全采动影响下,条带充填开采与未充填相比地表位移减小了65%,覆岩最大位移减小了35%,条带充填开采最大地表下沉量仅为未充填开采地表最大下沉量的26.8%;实测结果与数值模拟结果相近,条带充填能够有效的控制地表变形,地面变形等级为Ⅰ级别。     

长城二号煤矿矸石充填综采及设计

介绍了长城二号煤矿采用井下矸石充填综采采煤法,矸石回填至工作面采空区,做到井下矸石不上井,实现了真正意义上的"洁净生产"、"绿色开采",做到了社会及经济效益双赢。     

矸石充填综采工作面矿压显现规律

在分析充填综采顶板运动特征的基础上,建立了充填综采基本顶关键块力学模型,并通过分析矸石充填体与破碎直接顶压实变形规律,推导出了充填综采工作面支护强度力学关系式。对比传统综采,引入了充填综采工作面支护强度修正系数η,理论分析得出工作面采高变化在1.6～3.5m时,修正系数η的变化范围为0.49～0.84,得出充填综采工作面所需支护强度明显小于传统综采的结论。现场工程应用进一步证实了充填综采工作面没有明显的矿压显现。     

部分充填采煤技术的研究与实践

对煤矿充填开采而言，如何提高充填采煤效率、降低充填成本是需要持续深入研究的问题。结合煤系层状覆岩移动特点和控制要求研发的部分充填采煤技术，为上述问题的解决提供了一条重要途径。在对我国充填采煤技术发展进行综述的基础上，系统总结了部分充填采煤技术的研究进展，包括：部分充填开采的概念与技术框架，覆岩隔离注浆充填、短壁冒落区嗣后充填、长壁墩柱同步充填等3种部分充填采煤技术的原理、设计方法、适用条件和应用情况。实践证明，部分充填是一种高效低成本充填采煤技术，尤其是覆岩隔离注浆充填，其吨煤充填成本仅为30～60元，单面充填采煤能力可达60～100万t/a，已在淮北矿区得到推广应用。     

巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采覆岩破坏高度研究

为了确定巨厚煤层软弱覆岩分层综放开采条件下覆岩破坏特征,以老虎台矿55003工作面为对象,采用数值计算、微震监测和瞬变电磁探测方法对区域分层综放开采过程中覆岩破坏高度进行分析,确定了采出厚度与覆岩破坏高度的关系。研究表明,抚顺矿区巨厚煤层软弱覆岩条件下覆岩破坏高度与采出厚度呈线性正相关,覆岩破坏高度为采出厚度的8.4倍。巨厚煤层软弱覆岩的破坏高度比坚硬覆岩综放开采要小。覆岩破坏主要受到油页岩和绿色页岩组成的岩层结构的制约,同时受到F7-1断层和F7断层的影响。     

保护层开采上覆煤层变形特性数值模拟

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用系统模拟分析了保护层开采过程中,被保护层层厚变形规律、煤层水平变形特征和保护层与被保护层之间的相对层间距对被保护层保护效果的影响,认为随着保护层采煤工作面向前推进,被保护层垂直变形呈现 “M”型分布;卸压区煤层水平变形呈现拉抻和挤压状态,增加该区域煤体机械破坏,有利于被保护层次生裂隙的发育;相对层间距对被保护层卸压变形产生较大影响,相对层间距愈大,其变形量减小,不利于煤层离层裂隙和破断裂隙的产生.对数值模拟结果与现场实际测定结果进行对比分析,两者基本吻合.     

含夹矸厚顶煤冒放性机理及控制技术研究

为探究含坚硬夹矸层厚顶煤综放面的冒放性,文章以孟家窑煤业11508综放面为工程背景,研究了含夹矸顶煤冒放的应力与变性发育特征,设计了深孔预裂爆破坚硬夹矸层的技术方案。结果表明,夹矸层主要阻碍了顶煤竖向裂隙的发育和隔断了塑性区的整体延展,造成顶煤破碎系数减小,在采取爆破工艺巷进行深孔预裂爆破后,11508综放面顶煤大块度范围减小了24%,资源放出率增加了11.1%,单循环多回收煤量达300t,取得了可观的经济效益。研究结果为相似条件下增加综放工作面顶煤冒放性提供了借鉴。     

关键层运动诱发矿震的SOS微震监测分析

为有效预防深部矿井综放工作面矿震事故的发生,采用SOS微震监测系统并结合数值模拟的手段对东滩煤矿1305工作面关键层运动诱发矿震活动进行研究。结果表明,可以依据微震事件的空间分布对关键层进行划分;开采1305工作面3#煤层引起关键层砂岩的破裂,其破裂过程诱导震源点先是在老顶积聚,后逐渐向上方岩层发展,等到开采后又再次降低到老顶附近;砂岩层对下部岩体的突然加载,将为冲击地压的发生创造必要的应力条件;冲击地压显现地点不一定就是矿震震源发生地点;矿震震源点集中分布在关键层垂直应力增高区附近。     

复杂条件下综采工作面顺拉回采关键技术分析

随开采年限的增加矿井开采深度逐渐增加,采煤工作面回采条件日益复杂,采掘接替紧张的问题逐渐凸显。采取提高采煤工作面单产、降低巷道掘进率的回采方法已经成为缓解矿井采掘接替紧张的主要方法。分析了陈四楼煤矿21011综采顺拉工作面地质条件、巷道布置、主要生产系统及回采期间的主要影响因素,总结了复杂条件下综采工作面顺拉回采过程中需解决的主要问题和解决问题的方法,为类似条件综采工作面顺拉回采积累了宝贵经验。     

特厚煤层开采主亚关键层活动特征及其对覆岩移动的控制规律研究

主亚关键层的活动特征及其对覆岩移动的控制规律是研究特厚煤层开采顶板控制的主要依据。本文依据老三沟井田地质条件和赋存状况,通过物理相似模拟试验的方法,分析研究准格尔中部矿区老三沟井田煤层开采中主亚关键层活动特征及其对覆岩移动的控制作用。研究表明,基本顶(亚关键层)初次来压步距在45m左右,周期来压步距在15～20m之间;当工作面向前推进约130m,主关键层弯曲下沉量增大,且在两端发育纵向裂纹,而采空区中部覆岩压实,裂隙逐步闭合;由于关键层位结构的存在,使得开采过程中覆岩的大范围剧烈活动降低了对工作面的影响。     

煤矿“采选充+X”绿色化开采技术体系与工程实践

煤炭接续资源多在深部和优质资源多在西部并存的现状使得深部与西部开采成为煤炭资源开发的新常态,绿色矿山建设、绿色矿业发展与绿色化开采推进已势在必行。本文提出了煤炭资源“采选充+X”绿色化开采技术构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选、矸石充填与“岩层移动主动控制、沿空留巷、瓦斯抽采、灾害防治、保水开采”一体化生产系统,形成了煤炭“采选充+X”(控、留、抽、防、保)协同生产模式;明确了“采选充+X”绿色化开采技术的内涵与技术框架,阐述了“采选充+X”的四代演化历程,分析了其践行绿色化的技术优势,给出了科学化的工程设计方法;阐述了5类典型“采选充+X”技术对应的技术原理、工程需求、设计流程与方法、关键技术及工艺装备等。工程实践分别证明了采选充+控、采选充+留、采选充+抽等“采选充+X”技术具有的显著技术优势与工程示范效应。未来“采选充+X”绿色化开采将延伸采选充+处、采选充+智、采选充+调、采选充+协等技术模式。整体形成的“采选充+X”技术体系,可为实现煤炭及伴生资源绿色化开采提供有力的技术支持。