膏体充填综采底板破坏规律与实测研究

针对承压水上煤炭资源安全开采的难题,以河南焦煤集团朱村煤矿承压水上膏体充填开采为工程背景,采用理论计算、数值模拟分析和现场实测的方法,研究了膏体充填开采底板破坏规律及演化特征,并对膏体充填开采底板破坏范围和突水性进行了预测研究,揭示了膏体充填开采控制底板破坏的力学机理。研究表明:煤矿底板破坏深度随采高的增加而逐渐增大,但当增加到一定高度(1.8 m)后,底板破坏深度趋于某一相对稳定值;膏体充填综采可使得底板破坏深度由垮落法开采的12.0 m左右,减小到2.0 m左右,突水系数由0.19~0.56减小到0.08~0.20;实测表明:膏体充填综采完整区域底板最大破坏深度约4 m,断层影响处底板最大破坏深度范围为10.0~12.0 m,膏体充填综采过程中未出现突水灾害。膏体充填综采相当于降低了煤层采高,相对增加了底板隔水层厚度,有效提高矿井开采的安全保障度。     

近距离膏体充填工作面底板破坏规律研究

由于岱庄煤矿6351膏体充填工作面的特殊开采环境,其工作面底板距下伏8300胶带大巷顶板仅有20.32 m.为保障8300大巷的安全稳定性,对工作面布置特征进行分析,采用相似模拟试验方法研究膏体充填法开采条件下6351工作面的底板破坏裂隙发育情况.结果表明:充填开采法条件下围岩虽然依旧会产生一定的变形,但总体较小,同时...     

岱庄煤矿6351膏体充填工作面底板破坏规律研究

以岱庄煤矿6351膏体充填工作面为工程背景,基于材料力学相关理论建立梁式力学模型,推导出膏体充填开采条件下安全系数计算公式,通过相似模拟,分析了膏体充填工作面顶、底板受力及移动变形规律。研究成果对岱庄煤矿下组煤安全高效回采及其它他类似地质条件下的煤炭安全回采具有重要的指导意义。     

似膏体充填开采防止高承压底板水突出研究

以曹庄煤矿81006工作面为试验研究对象,开展了以防止高承压底板水突出为目的的似膏体充填开采系统及工作面底板破坏深度探测研究。研制了以胶固料、矸石粉、粉煤灰为原料的充填材料,构建了地面及井下2部分充填系统,实现了物料的添加、搅拌、输送的自动控制。采用钻孔双端封堵测漏装置,对似膏体充填开采工作面(81006工作面)和顶板垮落法开采工作面(8812工作面)的底板破坏深度进行了现场实测。结果表明,在似膏体充填开采条件下,矿山压力对工作面底板破坏深度显著减小。基于"下四带"理论,分析了似膏体充填开采条件下矿山压力对底板破坏深度减少的机理,证明了似膏体充填开采是防止高承压底板水突出的有效措施。     

近距离膏体充填工作面采场底板应力分布与破坏规律研究

针对岱庄煤矿6351膏体充填工作面工程条件,工作面底板距下伏8300胶带大巷仅有20.32m,为保证矿山安全生产,采用数值模拟及现场实测等方法探究充填开采后底板的破坏发育特点,获取最大的底板破坏深度,为8300胶带大巷的稳定性分析奠定基础.结果表明:随着6351工作面的推进,采用充填开采后,底板裂隙贯穿带较小,6351...     

承压水上膏体充填开采底板采动破坏特征

为研究承压水上膏体充填开采底板采动破坏特征,以岱庄煤矿11607工作面的采场条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件,建立承压水上膏体充填开采流-固耦合数值模型,对充填工作面回采过程中煤层底板的破坏特征进行了研究分析。研究表明:充填开采采动底板的承压水导升高度不明显,煤层底板破坏深度在工作面推进至12.4 m后趋于平缓,且当工作面推进至100 m时达到底板最大破坏深度仅为6 m,理论计算了充填工作面采动底板的最大破坏深度范围为3.83~5.27 m,采用单孔恒定水压法对11607工作面底板进行现场实测,测得底板最大破坏深度为6.50 m,与理论计算、数值模拟所得结果基本吻合。     

膏体充填顶板破坏特征及实测分析

煤层在开采过程中导致顶板垮落,导水裂隙随着工作面的不断推进,裂隙发育高度不断增加,当煤层顶板有水体存在时,对顶板的垮落控制尤为重要。文章以赵楼煤矿2301工作面顶底板地质条件为背景,研究充填开采条件下煤层顶板破坏高度,并对赵楼煤矿2301工作面的顶板破坏特征进行实测分析。     

综放承压水上开采底板破坏规律研究

以登封矿区某综放工作面承压水上开采为工程背景,利用数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力、位移变化及塑性区分布情况。模拟结果表明:顶板初次来压期间,靠近工作面端头附近容易发生突水;煤层开采过程中,底板变形经历压缩→膨胀→压缩过程。距离煤层较近的L9灰岩可能对煤开采构成突水危险,距离煤层较远的奥陶系灰岩承压含水层对煤层安全开采危险不大。     

承压水上开采煤层底板破坏深度数值模拟及实测研究

根据某矿综采工作面煤层顶、底板岩层组合及结构性质特点,建立了反映完整底板岩层组合的工程地质模型,通过FLAC3D软件数值模拟分析了煤层开采过程中底板应力及破坏特征,结果表明:煤层底板下0～4 m内岩体破坏较为严重,不具有阻水能力;煤层底板下4～10 m内岩体虽然发生了局部破坏,但其破坏程度相对较弱,具备一定的阻水能力。结合现场煤层底板钻孔内不同深度传感器应变测试值随工作面推进的变化情况,确定出煤层底板破坏深度为8～10 m。综合对比分析得出煤层底板破坏深度为10 m。     

厚煤层膏体分层充填开采顶板破坏特征分析

为研究厚煤层膏体分层充填开采顶板破坏特征,以龙王沟煤矿6201工作面的地质条件为工程背景,分析了厚煤层膏体分层充填开采技术,并基于等效巷道理论计算出顶板塑性区破坏高度为9.11 m,利用FLAC3D数值仿真软件,建立了厚煤层膏体分层充填开采的流-固耦合数值模型,得出第4分层开采完毕后顶板的最大塑性破坏高度为11.5 m,最终利用顶板位移监测系统测得顶板最大破坏高度约为12 m,与理论计算、数值模拟所得结果基本吻合。     

巷式充填开采充填体合理强度研究

以某矿巷式充填开采为工程背景,采用理论计算和数值模拟的方法,分析合理充填体强度。结果表明:理论计算得出充填体合理强度6.67 MPa,数值模拟以隔离煤柱垂直应力和充填体上方顶板下沉量为依据,模拟结果得出充填体合理强度应为0.6~0.8倍的煤体强度,即6~8MPa,2种方法得到的结果相近,因此设计充填体强度为6~8 MPa。     

承压水上膏体充填率与充填体强度对底板破坏深度的影响

为解决承压水上安全开采问题,提出利用膏体充填方法,抑制底板破坏深度,减少突水危险的方法;针对岱庄煤矿下组煤1160采区受承压水威胁的地质条件,利用FLAC~(3D)三维模型,基于不同膏体充填的充填率与充填体强度,模拟了不同推进作业空间宽度下,应力分布、塑性区分布以及位移分布规律。模拟结果表明:当充填率达到95%,充填体最终强度提高到4 MPa时,工作面围岩应力集中系数在2左右,顶底板移近量为200 mm左右,底板破坏深度约为4 m。     

水泥-煤矸石充填浆体的性能及其充填过程

为使煤矸石在采空区充填中得到充分利用,将其破碎后制备充填浆体,系统地研究了煤矸石粉末对水泥-煤矸石充填浆体凝结时间及力学性能的影响,确定了煤矸石粉末在水泥-煤矸石充填浆体中的添加比例。     

煤矿泵送矸石膏体充填开采技术研究

某矿面临严重的承压水开采问题和建筑物下压煤开采问题。针对该矿下组3层煤受高承压底板水威胁的具体条件,采取以膏体充填为主的综合技术措施,分析了膏体充填的优势,并针对该矿具体条件对材料配置进行了实验,确定了矸石粉煤灰膏体的材料来源,实施采充平行式高档普采膏体充填采煤方法后,预计可多采出煤炭资源3 000多万t,可以延长矿井服务年限25年以上。     

塌陷区充填复垦与煤矿膏体充填开采的对比研究

塌陷区充填复垦与煤矿膏体充填开采都能保证地表形态,为研究2者差异,以长治县某矿为研究对象,研究了以该矿矸石作为2种方式原材料的可行性,计算得出了2种方式的成本差异,并通过对比分析得出了该矿在不同条件下的最佳方式,最后给出了确保煤矿膏体充填开采技术全面实施的相关措施。     

石灰浆对膏体充填料浆性能的影响研究

介绍了对现有膏体充填工艺所进行的取消石灰浆作添加剂的可行性实验研究。研究了不同浓度、不同石灰添加量对各龄期单轴抗压强度的影响。认为添加石灰对于提高试块3d强度具有较显著的作用,但28d强度大大降低;石灰添加量为6.4%时,28d强度仅为不添加的50%左右,认为取消石灰作为膏体添加剂具有积极意义。     

尾砂膏体跳采充填开采相似材料模拟试验

为研究以尾砂为骨料、胶固粉为细集料的膏体跳采充填覆岩变形、移动及破坏的规律,以张赵煤矿102采区1021工作面为工程背景,基于相似理论建立相似物理模型,对跳采充填情况下煤柱及充填体稳定性、顶板裂隙发育、弯曲变形规律进行研究。试验结果表明:第1轮采5 m,留15 m煤柱跳采充填开采后,基本顶和直接顶基本稳定,没有变形;第2轮开采煤柱累计长度80 m,随着回采煤柱数目增多,直接顶发生下沉明显,在距开切眼90 m处1~8测点下沉最大值达到4.5 cm;当工作面完全充填开采后,上覆岩层下沉最大值为22 cm,离层发育高度为29.4 m;煤柱和充填体所受垂直应力随煤柱回采数目增多而变大,煤柱监测数据的变化呈现阶梯状增加,分为突变期、缓增期、稳定期3个阶段;充填体受力稳定在0.012~0.02 MPa之间,变形小。     

膏体充填综采地表移动与覆岩破坏规律

膏体充填开采是解放大量压占煤炭资源的新技术途径,能够充分回收资源,延长矿井服务年限。膏体充填综采地表移动与覆岩破坏规律尚未有深入的研究,针对大明矿膏体充填工作面特点,建立了地表及井下巷道岩移观测站,对工作面开采整个过程进行了监测,通过数据分析掌握了膏体充填综采地表移动及覆岩破坏规律,膏体充填开采后巷道顶板不会垮塌,且地表移动和变形大幅降低;通过计算机拟合得出膏体充填开采沉陷最佳预计参数,下沉系数q=0.16时,减沉效果明显,是较好的保护地面建(构)筑物的开采技术。