固体废物膏体充填不迁村采煤

对比分析了村庄压煤采用传统迁村开采、条带开采存在的问题，以及采用固体废物膏体充填不迁村采煤技术的优越性，阐明我国煤矿发展固体废物膏体充填的重要意义。提出5种不迁村膏体充填采煤方法，分析煤矿膏体充填的特殊性，介绍了专门为煤矿膏体充填研究的2种膏体胶结料，并指出了膏体充填不迁村采煤技术的研究方向。     

岩层采动裂隙分布在绿色开采中的应用

岩层采动裂隙分布的研究与水体下和承压水上采煤、卸压瓦斯抽放、离层区充填与开采沉陷控制等工程问题紧密相关，通过试验与理论分析，对岩层移动过程中的覆岩采动裂隙动态发育特征及其影响因素进行了深入研究，结果证明：覆岩关键层对离层及裂隙的产生、发展与时空分布起控制作用．基于关键层破断前后采动裂隙动态发育特性与差异，提出了“覆岩离层分区隔离充填减沉法”和卸压瓦斯抽放的“O”形圈理论，并分别应用于我国不迁村采煤试验和卸压煤层气开采实践。     

膏体充填材料力学性能的初步实验

介绍了一种适合于煤矿膏体充填的专用膏体胶结料，它可以在50kg／m^3左右的极少用量条件下，保证膏体快速凝结固化，达到膏体充填不迁村采煤工程需要的强度性能，该膏体充填材料具有典型的塑性特征，弹性模量大，在低围压下就转变为应变强化特征，是一种比较理想的充填胶结材料。     

充填采煤理论与技术的新进展及展望

充填采煤是绿色开采的核心,在综合阐述煤矿充填采煤技术发展历史的基础上,介绍了近年来我国综合机械化充填采煤理论及技术取得的重大突破,包括:长壁工作面采充一体化原理、综合机械化固体充填采煤技术、密实充填有效控制岩层运动的目标、充填采煤岩层移动预计的等价采高理论、密实充填采煤岩层移动的解析计算公式和充填采煤岩层移动与地表沉陷实测比较等.指出了研发新型低成本充填材料、提升充填采煤装备自动化水平、建立充填采煤基础理论与相关评价体系、协同充填采煤与地下水环境保护是煤矿充填采煤技术发展的必然趋势.     

综合机械化固体充填采煤矿压控制原理与支架受力分析

综合机械化固体(废弃物)充填采煤技术能用于低成本、安全、高效回收"三下"压煤和煤柱资源,具有提高煤炭资源回收率,循环利用矿区固体废弃物,保护矿区土地、水资源和环境等优点.在简述固体充填采煤方法及其岩层控制效果的基础上,重点比较了该方法与一般长壁综采在采场矿压控制原理和支架设计理念等方面的显著差异;进一步完善了用于分析岩层移动和地表沉陷等规律的固体充填采煤的等价采高矿压模型;基于提出的固体充填采煤液压支架设计理念,给出了用于分析支架主动加载对顶板变形移动控制的采场矿山压力力学模型,根据半无限平面上作用集中力的经典弹性力学Flamant解,推导得到了计算支架主动力作用引起的采场顶板变形位移曲线的解析解,对完善固体充填采煤基础理论起到了一定的推进作用.     

密实充填采煤的岩层移动理论研究

综合机械化固体充填采煤技术能实现密实充填,其岩层移动和地表沉陷规律与垮落式采煤显著不同.在较系统分析充填采煤岩层移动的等价采高理论基础上,建立了密实充填采煤岩层移动的结构力学模型,并进行了连续介质力学分析,给出了相应的岩层移动和地表沉陷计算公式.通过实例分析,提出了在密实充填后,如还采用概率积分法预计地表沉陷,则应对传统的地表下沉预计参数加以修正.可为密实充填采煤覆岩移动和地表沉陷分析提供相关思路以及理论和方法.     

固体充填开采直接顶位态控制机制及工程案例

基于充填开采岩层移动特征与实际采场中的8种典型覆岩载荷形式,建立了四柱充填采煤液压支架顶梁的平衡方程,分析了不同覆岩载荷形式下立柱的受力状态,结合工程实测确定支架顶梁最优载荷形式为二次曲线;构建了充填采煤液压支架与充填体协同控顶的力学方程;分析了直接顶位态的主要影响因素,揭示了固体充填开采直接顶位态控制机制,即充填体弹...     

矿用水泥基注浆材料的发展及展望

水泥注浆材料是注浆技术的关键环节,由于结石体强度高、价格低廉、材料来源丰富且无毒,在煤炭行业巷道围岩加固、软岩矿井、矿山充填、堵水防渗及防突水工程等领域发挥关键作用.采用一定工艺技术或掺入合适外加剂,是改善水泥浆液性能、提高结石体力学特性并获得高性能、多功能和绿色环保注浆材料的有效途径.本文提出了矿用注浆材料体系框架,包括注浆理论、注浆材料、注浆设备、注浆工艺及工程应用;综述了近年来矿用水泥基注浆材料的研究成果,包括超细水泥基注浆材料、粉煤灰-水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料和其他类水泥基注浆材料,如聚氨酯-水泥、氧化石墨烯-水泥、纳米材料-水泥、活化煤矸石/矿渣-水泥、纤维-水泥基材料,归纳了不同矿用水泥基浆液的优点、缺点及工程应用条件;介绍了矿用水泥基注浆材料在煤矿围岩加固、矿山充填、堵水防渗及钻孔封堵领域的工程应用,并展望了矿用水泥基注浆材料的发展趋势,为我国煤矿注浆材料的研发指明方向.     

巷道矸石充填控制覆岩变形的力学机理研究

建立了巷道矸石充填的力学模型,并应用Ritz法求解了煤柱位移场的弹性解.根据弹性-黏弹性对应原理,通过引入Maxwell体流变模型,求解了煤柱位移场的黏弹性解.得到了煤柱的压缩变形、侧向变形等随时间及充填体材料特性的变化规律,由此可确定充填巷采煤柱的变形特征,并估计了煤柱最终变形量及变形稳定时间等.将研究结果与某矿区充填开采实测变形规律比较,两者具有较好的吻合.     

矿区煤矸石充填复垦的材料确定与标高设计

为科学确定煤矸石充填复垦的材料和标高，以徐州矿区为例，采用现场试验和实验室分析测定相结合的方法，研究了煤矸石的地球化学性能和有毒元素状况，分析了煤矸石孔隙度计算的理论和方法，建立了煤矸石充填超高计算的数学模型，提出了煤矸石充填标高确定的数学方法．结果表明：徐州矿区煤矸石可作为煤矿塌陷地的充填复垦材料，煤矸石地球化学组成中SiO2的质量分数平均为54．66％，使得煤矸石具有一定的硬度，煤矸石的Hg，Cd，Pb，As和F等有毒元素含量不超标；煤矸石充填复垦的实际充填高度应为设计充填高度的1．3649倍．     

煤矿开采沉陷有效控制的新途径

开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接根源，有效控制和减轻地面沉陷程度是减轻或避免开采沉陷环境灾害的根本之路，针对这一问题，分析了充填开采、条带开采和覆岩离层注浆岩层控制技术的优缺点，根据荷载置换原理，提出了“条带开采一注浆充填固结采空区—剩余条带开采”的三步法(二次条带式)开采沉陷控制的新思路，进行了三步法开采沉陷控制的可行性研究，初步分析表明，采用三步法开采可以实现对岩层移动和地表沉陷的有效控制，地表下沉系数可控制在0．25左右，煤炭采出率可达到80％～90％，可基本实现地面建筑物不搬迁和大幅度减轻土地塌陷灾害。     

Study of “3-Step Mining” Subsidence Control in Coal Mining Under Buildings

Mining subsidence damage is the main factor of restricting coal mining under buildings. To control or ease effectively the degree of mining subsidence and deformation is essential to resolve this problem. Through analyzing both advantages and disadvantages of some technologies such as mining with stowing, partial extraction and grouting in separated beds of overburden, we used the principle of load replacement and propose a “3-step mining” method, a new pattern of controlling mining subsidence, which consists of： strip mining, i.e. grouting to fill and consolidate the caving zone and retained strip pillar mining. The mechanism of controlling mining subsidence by using the “3-step mining” pattern is analyzed. The effect of the control is numerically simulated. The preliminary analysis shows that the “3-step mining” can effectively control ground subsidence and deformation. By using this method, the ground subsidence factor can be controlled to a value of about 0.25. Coal recovery can reach 80%-90%. Coal mining without removing surface buildins can be realized and the economic loss resultin from round subsidence can be greatly reduced.     

淮北矿区煤层底板突水的岩体结构控制研究

淮北矿区位于华北聚煤区南部,其水文工程地质环境具有华北煤田的基本特征,水文地质条件复杂,山西组煤层开采普遍受到底板灰岩水的严重威胁,曾发生多次底板突水事故。本文介绍了淮北矿区煤系水文地质与工程地质特征,并对研究区底板突水典型案例进行了系统分析,揭示了不同的底板地质构造条件和突水通道所导致的突水特征的差异性,对于认识底板突水的岩体结构控制具有典型意义。     

Longwall surface subsidence control by technology of isolated overburden grout injection

Surface subsidence is a typical ground movement due to longwall mining, which causes a series of environmental problems and hazards. In China, intensive coal extractions are commonly operated under dense-populated coalfields, which exacerbates the negative subsequences resulted from surface settlement. Therefore, effective approaches to control the ground subsidence are in urgent need for the Chinese coal mining industry. This paper presents a newly developed subsidence control technology: isolated overburden grout injection, including the theory, technique and applications. Relevant procedures such as injection system design, grouting material selection, borehole layout, grout take estimation and injection process design are proposed. The applicability of this technology has been demonstrated through physical modelling, field measurements, and case studies. Since 2009, the technology has been successfully applied to 14 longwall areas in 9 Chinese coal mines. The ultimate surface subsidence factors vary from 0.10 to 0.15. This method has a great potential to be popularized and performed where longwall mining are implemented under villages and ground infrastructures.     

煤矿覆岩离层注浆减缓地表沉降机理与应用探讨

对采动覆岩离层发展的时空规律、离层带注浆减沉效果评价方法和离层带注浆减缓地表下沉在建（构）筑物下采煤中的应用等问题进行了探讨．认为：在相同地质采矿条件下,离层带高度随采空区尺寸变化而变化,当采空区尺寸达到充分采动尺寸后,离层带高度达到该条件下的最大值;准确地评价注浆效果应是根据同一采区实施注浆后的实测地表下沉盆地体积与未实施注浆的实测下沉盆地体积比较而定     

Waste-filling in fully-mechanized coal mining and its application

A fully-mechanized coal mining (FMCM) technology capable of filling up the goaf with wastes (including solid wastes)is described. Industrial tests have proved that by using this technology not only can waste be re-used but also coal resources can be exploited with a higher recovery rate without removing buildings located over the working faces. Two special devices, a hydraulic support and a scraper conveyor, run side-by-side on the same working face to simultaneously realize mining and filling. These are described in detail. The tests allow analysis of rock pressure and ground subsidence when backfilling techniques are employed.These values are compared to those from mining without using backfilling techniques, under the same geological conditions. The concept of equivalent mining height is proposed based on theoretical analysis of rock pressure and ground subsidence. The upper limits of the rock pressure and ground subsidence can be estimated in backfilling mining using this concept along with traditional engineering formulae.     

后压浆泥浆护壁灌注桩技术应用研究

阐述了后压浆灌注桩技术、施工工艺及措施,对模型试验桩的静载试验表明,应用该技术可大大提高灌注桩的承载力并使其变形特性得到明显改善．该技术可供其他工程参考．     

小型煤矿工业废弃地景观规划研究

以小型煤矿—峰峰矿区二矿为研究对象,结合现场调研与现状分析,对小型煤矿工业废弃地的景观规划进行深入的探讨研究。研究发现,峰峰二矿存在土地资源浪费、环境破坏严重、煤矿设施废弃等问题;同时发现,二矿的废弃场地有一定的文化价值和参观游览价值,且其地理位置优越,交通便利,环境优美,提出构建集参观、游览、休闲、娱乐、科普、教育于一体的综合性煤矿特色公园。     

煤矿矸石井下处理的研究

针对煤矿矸石地表堆积对人类生存环境和条件带来的威胁与危害，研究了矸石井下处理技术．该项技术运用开采沉陷理论预计地表允许沉陷范围内充填区域矸石充填压实后残余空间的最大高度，确定矸石充填巷的布置；基于数值模拟方法分析了充填巷两侧煤柱应力分布、消除充填巷开掘时的“多洞效应”问题，优化矸石充填巷掘进顺序；设计了矸石充填工艺．此项技术在邢东矿井得到成功应用，实现了矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的开采利用．