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。     

特厚煤层上向分层充填开采顶板移动特征分析

系统分析了特厚煤层上向分层充填开采技术原理及开采工艺,分别建立了特厚煤层“单分层”和“多分层”开采顶板移动特征弹性地基梁模型,通过力学分析给出相应顶板挠曲线计算公式,并基于第一强度理论提出顶板失稳判断条件。根据公格营子煤矿具体条件进行计算,分析表明：单分层内一个开采循环顶板最大下沉86 mm,最大拉应力为0.77 MPa;随着分层的逐渐开采,煤层顶板的下沉值和内部拉应力逐渐增大,所有分层开采完毕后顶板岩层最大下沉值为549 mm,所受最大拉应力为2.25 MPa;开采过程中顶板没有发生破断,稳定性良好。工程实测印证了理论分析的结果。     

采后充填固体充填材料力学特性测试研究

采用物理化学测试方法,检测分析了矸石与粉煤灰充填材料矿物成分、压实度、流变等力学特性,研究了不同配比条件下含水量、密度,影响充填材料压实度及流变特性时间相关特性曲线,得出了最佳压实度和密度的矸石与粉煤灰的混合比例及充填料变形主要在加载初期。     

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.     

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     

充填采煤固体物料垂直投放颗粒运动规律影响因素研究

基于固体充填采煤垂直投放管道内固体物料颗粒的位移、速度、加速度方程,分析得到了固体物料的粒径与密度是影响其在垂直投放系统中运动规律的关键因素,并采用理论分析、MATLAB软件研究了2个关键因素对固体物料垂直下落的影响特征。研究表明,固体物料在垂直管路中做持续的变加速运动,固体物料的粒径、密度越大,则加速时间越长。因此,结合平煤十二矿实际工程条件,选用粒径不大于80 mm矸石投料,固体物料垂直投放系统投料过程中没有出现堵塞现象,并达到500 t/h的实际投放能力。     

充填开采充实率控制原理及技术研究

为评估固体充填开采采空区充填效果,提出以充实率作为技术衡量指标,并分析了影响充实率的关键因素。研究表明,顶板的提前下沉量、欠接顶量和充填物料的压缩变形量是决定充实率的三大关键因素,并据此优化了充填设备的结构及性能参数、改进了充填工艺、建立了充实率监控体系。该成果成功应用于平煤十二矿充填采煤工作面,采空区的实际充实率达到89.4%,实测地表最大下沉量仅15 mm,保证了地表建筑物的安全使用。     

近距离煤层回采巷道合理布置方案

针对木瓜煤矿近距离煤层采空区、遗留煤柱下回采工作面巷道布置的技术难题,基于岩层控制的关键层理论,采用UDEC计算机数值模拟的方法,对上煤层开采后采空区及遗留煤柱应力分布规律进行了分析,并通过理论计算的方法确定了下煤层工作面合理内错距离,优化了近距离下煤层回采巷道布置方案,解决了下煤层回采巷道布置、矿井接替紧张的难题。     

副立井井口车场优化设计及控制研究

副井口操车作业是煤矿生产的一个重要工作环节，安全、可靠的操车及环形车场系统是矿井实现高产高效的重要保障，工作设备的集中控制和自动化是现代化矿井的发展方向和必然要求。煤矿副立井井口车场，担负着繁重的运送矸石等作业任务，多年来，这种作业一直沿用落后的电机车调车方式，     

综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷技术

针对综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷的技术难点,在分析该条件下沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了综合机械化固体充填采煤巷旁充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有3个关键方面：一是合理组织采煤、充填与留巷在时间与空间上的配合;二是针对原巷道设计合理可靠的支护形式,并保证采空区充填体的密实度;三是沿空留巷巷旁充填体的形式及锚杆、钢带、钢筋梯梁及金属网的组合加固方案设计。现场工业性试验表明,该技术条件下的沿空留巷巷道两帮位移最大46 mm,顶底板移近最大87 mm,采空区充填体与巷旁充填体共同控制了顶板活动,留巷维护效果良好。