矸石充填采煤覆岩移动的弹性地基梁模型分析

基于弹性基础梁解析方法,考虑顶板岩梁触矸前的下沉,建立了长壁工作面采空区矸石充填顶板岩梁力学模型,推导了岩梁下沉基本微分方程,实验得出矸石地基系数为26～127MN/m3.分析了矸石充填条件下矿压显现规律及影响因素、岩梁下沉与地表下沉的关系,结果表明:工作面煤壁后方10～20m后顶板岩梁下沉就接近最大值,矸石地基系数是影响采空区顶板下沉最重要的因素,煤壁附近充填矸石承受的压力随地基系数变化而变化,减少地表下沉最有效的途径是增加kg值和减小W1值,控制煤层之上直接顶板的下沉是控制地表下沉的关键.在煤厚2.1m、埋深437m的条件下工业试验表明,W1可以减少至12～64mm,实测的地表最大下沉平均值为253mm,与解析法预测的261mm很接近.     

固体充填体压实特征下岩层移动规律研究

基于充填材料压实特性试验,结合具体工程实例,推导出充填体弹性模量与垂直应变之间的关系,利用FLAC3D软件内置FISH语言,编制相应的充填体非线性压实程序,准确地模拟矸石充填采空区后上覆岩层移动规律.研究结果表明:充填采煤工作面顶板下沉量随着工作面的推进而逐渐增大,整体以缓慢弯曲下沉为主,没有出现激增的现象;超前支撑应力分布与垮落法开采相似,其超前支承应力峰值及影响范围均要比垮落法开采低;矸石充填体内部应力呈现"拱形"分布,随着工作面的推进,矸石充填体内部应力逐步升高,增幅逐渐减小.现场实测数据与数值模拟结果基本吻合,验证了研究成果的科学性.     

预掘巷过断层及其矸石井下处理技术

针对采煤工作面过断层速度慢、效率低且影响煤质等缺点，提出工作面快速无矸石过断层清洁开采技术，该项技术的关键有二：一是在断层中预掘巷；二是矸石在井下处理．基于断层中预掘巷的矿压特点，确定出其合理的锚梁网支护方案与支护参数，并采用了掘出的矸石与煤的合理“置换”方式，此项技术在翟镇煤矿得到成功应用。     

综采工作面沿空留巷收尾技术

针对传统综采工作面收尾方式材料投入多、劳动强度大、顶板易垮落等问题，提出综采工作面沿空留巷收尾技术。该项技术的关键是：运用沿空留巷锚网支护技术控制综采工作面回撤支架时的通道和采用“见六回一”方式处理回撤支架后的顶板。     

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。     

浅埋煤层悬移顶梁支架机采面矿压规律研究

为了分析总结浅埋煤层矿区工作面矿压显现规律,结合内蒙古乌兰集团满来壕矿11621工作面情况,设计合理的浅埋煤层工作面矿压监测方案,并通过11621工作面实测数据整理及分析,表明:11621工作面老顶初次来压步距平均为60 m,周期来压平均为20 m,来压期间矿山压力显现剧烈,工作面压力呈现明显的两头小、中间大的规律,工作面前方6～15m范围为应力峰值区.浅埋煤层开采期间,顶板来压步距相对较大,相比深埋煤层,来压期间矿山压力增大幅度较大.矿压显现较剧烈.     

矸石(固体废物)直接充填采煤技术发展现状

总结了矸石直接充填采煤的技术框架,系统地介绍了综采矸石充填技术、普采矸石充填技术和掘巷充填技术的充填开采系统布置、关键设备及充填开采工艺;研发了矸石直接充填采煤技术中矸石自地表向井下运输的大垂深投料系统,并对其进行了优化设计;以综采矸石充填技术为例,分析矸石直接充填开采矿压规律的等价采高模型,得到了充填综采采场所需支护强度,以及充填综采与传统综采支护强度修正系数η,并对充填开采后的地表沉陷进行了预计和实测分析,得出了充填开采较传统综采采场矿压显现减弱、地表变形等级仅为轻微的结论;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关等方面对今后矸石(固体废物)直接充填采煤技术相关研究进行了展望.     

煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法

煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此,在充分考虑采煤、分选和充填基础上,以井下分选为核心,围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式,阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系,揭示了"就近分选+原位充填"的科学内涵,实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系,主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性,给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程,确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求,探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法,明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势,形成了充填开采方法选择流程,进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴,进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。     

固体智能充填自主夯实过程机构干涉影响因素与调控方法

自主夯实过程机构干涉自我调控是固体充填智能化的前提条件。基于机构干涉的基本概念，分析了地质条件、架型结构、充填系统布置与工艺参数和其他因素对机构干涉的影响。通过Pro/E 5.0软件构建了固体充填液压支架三维模型，采用运动仿真确定了机构干涉的典型位态，通过二维骨架模型建立了不同工况下夯实机构运动的轨迹方程，提出采用干涉临界范围、干涉几率等指标量化分析煤层厚度、倾角等不同因素对干涉状态的影响规律，结果显示：对于同一种架型，煤层倾角越小干涉临界范围越大，干涉几率越小；在相同的工况条件下，不同架型干涉临界范围及干涉几率差异明显，也即煤层倾角和架型结构的改变将大幅影响机构干涉的几率，是机构干涉的主要影响因素；充填系统布置及工艺参数等因素对机构干涉的影响相对较小。基于上述规律从工序执行前的适应地质条件变化、优化关键充填装备设计、合理选择充填系统布置方式及工艺参数和工序执行中装备智能感知干涉位态、智能调控决策方案、智能控制油缸动作6个方面提出了机构干涉调控方法，建立了机构干涉调控机制。智能充填工作面工程实践表明：未实施干涉调控前，固体智能充填液压支架在执行采充平行作业及自主夯实过程中频频发生卡顿，...     

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。