含水层下矸石充填提高开采上限方法与应用

基于矸石充填采煤控制采动裂隙高度发育的原理,采用FLAC3D数值模拟软件研究了矸石充填采煤导水裂隙带发育高度的变化规律,利用统计分析软件SPSS建立了基于采高与充实率的多元线性回归矸石充填采煤导水裂隙带发育高度计算模型,进而提出了含水层下矸石充填提高开采上限的确定方法。结果表明:在采高小于3.5 m,充实率达到85%条件下,开采上限可由-300 m提高至-255 m,多回采煤炭资源182.6万t。经五沟煤矿矸石充填采煤工作面试验,采用钻孔冲洗液漏失量监测法,得到实测导水裂隙带发育高度仅为10 m,与理论计算结果相吻合。     

综合机械化固体充填采煤的充填体时间相关特性研究

采用MTS 815.02电液伺服岩石力学试验系统对综合机械化固体充填采煤技术中的矸石与粉煤灰充填体的时间相关特性进行了测试,得到了3,7,13和20MPa压力条件下矸石与粉煤灰充填体时间相关特性曲线,应用流变的基本理论,选取PTh体作为矸石与粉煤灰充填体的流变模型,并建立了流变方程;根据矸石充填体时间相关性试验结果及试验矿井的相关数据,计算得出流变参数K1,K2,η,并得到综合机械化固体充填采煤工作面顶板的下沉量与时间的具体流变方程,根据流变方程得出了综合机械化固体充填采煤工作面顶板的下沉量与时间关系曲线,并得出当经历1 000h(约40d)之后,充填体流变进入稳定阶段,其变形量逐渐趋于定值,最大值约340mm.     

充填采煤液压支架夯实离顶距影响因素研究

利用Pro/E 5.0三维仿真软件构建了3种常用型号固体充填采煤液压支架的实体模型,基于夯实离顶距合理性的判定原理,重点分析了支护高度、煤层倾角、顶板提前下沉量及夯实作用次数等因素对夯实离顶距的影响规律.结果表明:各因素对夯实离顶距均有明显影响,其中支护高度最为显著;影响程度各有区别,不同型号支架适应的工程地质条件也各有不同,以六柱正四连杆支架为例:支护高度为最大设计高度60%~85%、煤层倾角近水平、顶板提前下沉量为0、循环夯实6次以上时,夯实离顶距最易保障充填采煤液压支架的充填性能,且该架型支架适应煤层倾角较小、对充实率要求不高、顶板条件较好的充填工作面.     

不同退火条件对Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xAlx磁导率的影响

用Al部分替代Nb制备了Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3-xAlx非晶条带,通过4种不同的退火方式得到其纳米晶样品,采用阻抗分析仪测量各样品的复数磁导率,并分析了退火方式对初始磁导率的影响.研究发现,经退火后,样品(除x=3.0)的磁导率有明显改善,明显高于经同样退火处理的Finemet配方的样品;对于不同退火方式,性能最好的样品Al含量不尽相同;对于不同Al含量的样品,有各自不同的最佳退火方式;对于x=3.0、完全不含Nb的样品,经随炉升温或降温退火后,仍然有较高的磁导率.研究结果表明,在Finemet配方中,用适量Al替代Nb,经适当退火后,样品的磁导率得到明显改善,从而提供了一条研制低成本高磁导率纳米晶合金的可能的途径.     

轻型液压支架对复杂煤层适应性分析

通过对轻型液压支架工作面的矿压观测结果分析，研究了工作面顶板活动规律及轻型支架的承载特性及工况特点，并对轻型支架在复杂煤层条件下适应性进行了分析。     

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。     

复杂地质条件矿井矸石零排放处理技术与应用

为了将复杂地质条件煤矿矸石在井下处理,分析了煤矿矸石来源有掘进矸石、煤流矸石、煤层夹矸、切眼矸石和断层矸石等,提出了掘巷充填、硐室储矸和采空区充填的矸石处理方法,并在翟镇煤矿进行应用,实践表明：利用ZZ2600/13/20.5BC型充填综采液压支架实现采空区充填;含夹矸的工作面经采区煤矸初次重力分选和井底煤矸二次γ射线分选后,煤流矸石返运至工作面,利用抛矸带式输送机将煤流矸石充填于采空区内;在断层等地质构造带,采用预掘巷处理技术可将矸石运输至采空区进行充填。     

特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用

针对特厚煤层采出率低、"三下"及其他特殊地质条件下特厚煤层采场围岩移动破坏与地表沉陷控制困难的问题,提出了特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术。在研究特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术原理的基础上,系统阐述了该技术的开采系统布置、主要设备与巷式充填开采工艺;并对胶结充填材料的组成及其承载特性进行了研究,确定了适用于工程现场的充填材料干料配比为粉煤灰35%、白灰渣10%、水泥2%、矸石53%,料浆质量分数为79%,该配比充填材料单轴抗压强度可达1.8 MPa。现场工程应用表明:该技术充实率可达96.1%,开采21 m厚的煤层地表下沉最大值为265 mm,地表下沉系数仅为0.012 6,应用效果良好。     

顶底板双软型薄煤层工作面矿压显现规律分析

针对顶底板双软型薄煤层综采过程中围岩控制难度大的问题,建立了顶底板双软型薄煤层围岩变形力学模型,并结合现场实际条件,采用FLAC3D数值模拟分析顶底板双软型薄煤层开采过程中围岩塑性区、围岩垂直应力、煤壁前方支承压力的变化规律,得出薄煤层综采时的围岩破坏机理。赵官煤矿1705E工作面实测矿压结果表明:直接顶初次垮落步距为18.2 m;基本顶初次垮落步距为37.8 m,周期来压步距平均为16.0 m;煤壁支承压力在煤壁前方13 m左右明显增大,影响范围为0~25 m;巷道两帮最大移近量为300 mm;巷道顶、底板最大变形量分别为900、500 mm,围岩变形实测数据与数值模拟结果相吻合。     

充填黄土压缩蠕变特性与湿陷性试验研究

利用美国MTS 815岩石力学伺服试验系统,测得充填黄土在0～7.5MPa范围内的σ-ε曲线、压实度-应力曲线以及4种不同应力条件下的蠕变曲线;并根据不同应力条件下黄土的蠕变特征,回归了ησ-σ曲线及其方程.用双线法湿陷试验得到了黄土5种不同埋深条件下的湿陷系数δs与载荷P的关系曲线,并对压实过程中黄土的湿陷机理进行了分析,总结了黄土的δs峰值与埋深的关系曲线,得到了其回归方程.结合曹村煤矿的采矿地质条件,计算出了充填黄土的最大下沉量和最终压缩系数,为工程应用提供了依据.