建筑物下矸石充填巷采沉陷控制研究

针对我国建筑物下压煤量大以及地面矸石堆积污染环境的现状,在分析现有建筑物下开采技术途径的基础上提出了采用矸石充填巷采进行建筑物下压煤开采。通过对矸石充填巷采地表沉陷控制原理的分析研究,确定了建筑物下矸石充填巷采地表沉陷控制方案设计的基本原则;为结合某矿地质采矿条件,做出了实例分析,并就地表沉陷进行了预计,结果表明:矸石充填巷采应用于建筑物下压煤开采是可行和可靠的。     

建筑物下压煤矸石散料充填研究

山西晋煤集团隆东煤矿建筑物下压煤多,后备煤炭资源储量已经出现不足。为了确保村庄下压煤开采合理,结合煤矿村庄下压煤储量,确定采用工作面架后矸石散料充填的压煤开采方法。采空区矸石配合水泥辅料,经地表移动变形模拟,结果表明:建筑物能基本保持在Ⅰ级破坏以内,同时具有较好的经济效益。     

建筑物下压煤短壁机械化开采方案

针对建筑物下压煤开采现状,提出短壁机械化开采建筑物下煤炭的3种方案,并指出充填法管理顶板是减少地表下沉的有效措施之一,并以司马矿村庄下开采实践为例,介绍了短壁开采方案布置、岩层移动及地表沉陷的观测效果。结果表明:合理的工作面布置及顶板管理方法、短壁机械化开采能够成为解决建筑物下压煤的有效方法。     

高层建筑物下膏体充填开采充填率优化研究及应用

膏体充填采空区控制地表沉陷是实现绿色矿山的主要技术手段之一,尤其是在解决高层建筑物下压煤开采方面,但实践中如何实现既能有效控制地表沉陷,又能减少充填量是亟待解决的技术难题。以高层建筑物允许变形为设防指标,利用数值模拟研究不同充填率条件下地表变形情况。结果表明,岱庄煤矿6300采区高层建筑物下压煤膏体充填开采,最佳充填率为85%。     

建筑物下矸石充填开采技术应用

 针对我国建筑物下压煤量大以及地面矸石堆积污染环境的现状,本文以峰峰集团羊东矿建筑物下压煤为例,通过数值模拟确定充填巷宽度和隔离煤柱宽度,并对地表沉陷进行了预计,结果表明：建筑物下矸石充填技术能够很好的解决环境污染问题并提高采出率。开展矸石充填技术的应用研究,为矿山开采增加新的技术方法,进一步加速了生态矿山建设进程,真正实现煤矿的可持续发展。煤炭采出量的增加,给企业带来巨大经济效益和社会效益。     

铁路下煤柱开采期间地表沉陷观测分析

铁路下采煤可以提高煤炭资源采出率,但地表沉陷对铁路有一定的影响。对鹤煤公司二矿矿区专用铁路下压煤开采期间地表移动进行了沉陷观测,对地表的移动变形进行了系统分析,有效指导了铁路下压煤开采。在实现安全回采的同时,保证了铁路安全行车。     

煤矿井下矸石充填技术与地面减沉效果

井下矸石充填开采不仅利用了矿井产生的矸石,而且采出了部分被压煤炭,较适用于建筑物下压煤开采,是实现煤矿绿色开采的重要途径之一。结合某矿巷道充填开采,采用计算机数值模拟技术,对煤矿巷道充填开采巷道间煤柱稳定性进行研究,选出较合理的煤柱留设宽度。根据实测结果,巷道充填开采实际充填率在80%左右。对某矿开采区域,采用巷道充填开采和条带开采2种方案进行进行预测,巷道充填开采地表沉陷效果较为显著。     

矸石粉煤灰充填开采控制地表沉降探讨

充填开采是解决建筑物下压煤与地表沉陷的有效措施,虽然充填开采能够取得良好的良好的社会、环境与经济效益,但充填材料一直是影响充填技术发展的主要因素,发展新型充填技术、开发新型的充填材料是今后发展的趋势。文章结合实际煤矿充填开采,分析了一种新型的充填技术:先采用矸石固体充填,再用粉煤灰、高水材料对充填体进行注浆补强,提高充填体强度,达到开采地面建筑物下压煤与控制地表沉降的目的。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

基于充实率的矸石充填开采地表移动数值模拟

为了研究矸石充填开采在不同充实率条件下的地表移动变形规律,采用FLAC3D数值模拟软件建立某矿区不同充填强度下的矸石充填开采数值计算模型,分析不同的充实率对地表沉陷的影响规律,并在此基础上结合等价采高理论对比分析了薄煤层垮落法开采与矸石充填开采地表移动结果,得出两者地表最大移动量的差值随充实率的变化特征,研究表明:矸石充填开采充实率越高,地表沉陷的控制效果越好,地表移动与变形极值均随充实率的增加而呈线性减小;基于等价采高的矸石充填开采预计是偏于保守和安全的,且随着充实率的增大,等效薄煤层与充填开采地表移动极值逐步接近,相对偏差逐渐减小。     

充填开采设备综合配套分析与实践

在分析我国充填开采发展现状,并介绍充填法开采技术的发展历程、研究应用情况、充填开采方式的基础上,结合开滦实施的充填开采分析了开采设备综合配套,说明了支架与充填输送机配套工作过程。该配套设备不仅完全满足矸石充填采煤工艺系统对其性能要求,而且充填效率高、性能稳定,解决了矸石充填配套设备影响充填速度的问题,可实现矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的充分利用。     

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。     

Environmental implications of mitigating overburden failure and subsidences using paste-like backfill mining: a case study

This paper presents an investigation on the effectiveness of mitigating overburden failure and subsidences using a paste-like backfill method for coal mining. The Taiping Coal mine is the first Chinese coal mine which has adopted a paste-like backfill mining method to mitigate overburden failure and minimise subsidences. Overburden failure induced by longwall caving and backfill mining has been comparatively studied by in situ measurements, an empirical formula, a scale model and numerical simulations for a case study in the Taiping Coal mine. The results show that the heights of the caving and water flow fracture zones, and the range and value of the subsidences due to backfill mining are quite smaller than those resultant of longwall caving mining. The mining operations in the Taiping Coal mine have proven the reliability of this backfill mining method to mitigate overburden failure and subsidences so as to prevent coalmines from water and sand inrushes and protect farm land and surface buildings.     

极薄煤层和薄煤层的采煤工艺

薄煤层开采的特殊性造成薄煤层长壁机械化开采发展缓慢,目前主要以炮采和机采为主。国内外薄煤层机械化开采较成熟的工艺主要有长壁式开采、螺旋钻机开采、连续采煤机房柱式开采及急倾斜煤层钢丝锯开采。     

俯伪斜走向分段采煤法在急倾极薄煤层中应用

针对坚硬顶板的急倾斜极薄煤层安全开采技术问题,在对铁山南煤矿过去采煤方法应用的分析和总结基础上,把俯伪斜走向长壁采煤法的走向拦矸密集柱的挡矸防窜矸功能同俯伪斜柔性掩护支架采煤法的支架上垫层的作用与开切眼布置作用等有利因素有机地组合起来,形成了该矿的俯伪斜走向长壁分段采煤法。试验结果表明,该方法借助回风巷上方采空区矸石对工作面第1个走向拦矸密集柱进行充填,在回采推进过程中,利用对走向拦矸密集柱充填后,能使工作面作业空间与采空区完全隔离开来,达到防窜矸和对设备防滑底的作用;实现了多段平行落煤安全生产。     

邢台矿建筑物下综合机械化固体充填采煤技术

为实现建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,解决地面矸石及粉煤灰固体废弃物堆积带来的环境污染问题,以邢台矿7606工作面为研究对象,矸石与粉煤灰作为充填材料,利用自夯式充填开采液压支架对建筑物下采后固体充填试验进行了研究,并对采场矿压、充填体变形情况及7606工作面岩层移动的变形情况进行了监测和分析。结果表明:自夯式充填开采液压支架实现了建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,提高了工作面采出率;且充填开采工作面超前应力峰值及影响范围比垮落法管理顶板小得多,没有明显顶板来压显现,充填体能有效控制顶板的运移,确保地表建筑物不受开采的影响。     

小窑破坏区充填复采工艺研究

 摘要：针对许多矿区存在的小窑破坏区对煤炭资源开采的严重影响,结合井工二矿特厚煤层综放工作面过小窑采空区具体条件,提出采用瑞米充填材料注浆充填小窑破坏区,这可使具有流动性的浆液自行流入松散煤堆和冒落矸石中,凝固后的充填体能有效的与煤堆和冒矸胶结,具有一定的完整性。建立力学模型,理论分析计算充填形成的再生顶板的厚度下限,计算结果的可行性在工程实践得到验证。结果表明,注浆充填复采技术是处理小窑破坏区的一种先进方法,能最大限度回收小窑破坏区遗留的煤炭资源,是符合绿色开采方向的成果。     

我国煤矿综采技术应用现状与发展

简述了我国煤炭综采技术发展历程,在介绍当前我国有代表性的液压支架、采煤机、输送机等先进现代化综采设备的基础上,总结了我国在薄煤层、中厚煤层、充填开采以及复杂地质条件下的综采工艺和应用情况,分别从大采高一次采全高、分层开采和综放开采的角度分析了厚煤层综采技术,最后比较了我国综采技术与采煤发达国家的差距。     

房柱式采空区下长壁工作面覆岩宏观变形特征研究

基于鄂尔多斯矿区房柱式采空区下长壁工作面回采实际情况,采用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法,对该条件下工作面覆岩宏观变形特征进行了研究。结果表明,房柱式采空区下长壁工作面顶板结构呈现上部大结构和下部小结构的特征,大结构和小结构交互影响,导致支架循环末阻力和来压判据较实体煤下和长壁采空区下都大,遗留煤柱下方工作面煤壁处存在应力集中异常区,工作面片帮和切顶危险增加,更易导致采场支架失稳。     

露天边帮煤井工长壁综放开采工作面顶板压力计算

受露天矿剥离和内排回填的影响,采用井工长壁采煤法回采露天矿边帮煤的采煤工作面的顶板结构、覆岩活动规律、矿山压力显现规律与常规井工矿井地层条件下的工作面相比存在显著差别,因此,顶板压力计算方法也需要根据露天矿边帮煤特殊的顶板覆岩结构特点和应力场环境进行理论和实验研究。以黑岱沟露天矿一采区西帮和南帮煤为研究对象,分析其边帮煤层顶板覆岩结构特点。对于经过内排回填,且剥离较多的低台阶处煤层仅保留较薄且强度较低的基岩顶板,其上覆盖厚层的松散排土。这种软弱薄基岩厚松散覆盖层的顶板本质上不存在关键层,露天矿台阶下保留的软弱薄基岩仅仅作为井工长壁工作面的直接顶提供有限的保护作用。由于厚层的松散排土载荷作用,软弱薄基岩的破碎也较为严重。按照传统的矿山压力理论,这种不存在关键层的软弱薄基岩厚覆盖层的顶板压力应当按照支架上方全部岩层重量进行计算。然而,根据相似材料实验结果显示,支架实际受压比其上方岩层重量小得多。实验证明在没有关键层的顶板岩层中仍然存在某种保护结构。根据实验观察和矿山压力理论分析,结合放矿理论,提出了软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型。在露天矿边帮下煤层还存在另一种未进行内排回填的薄基岩无覆盖层的顶板覆岩类型。对于这种顶板覆岩类型,提出了薄基岩无覆盖层的台阶式悬臂梁结构和直接顶自承能力的混合力学模型。本文总结了露天矿边帮煤层3种顶板覆岩类型,推导建立了露天边帮煤井工长壁开采工作面3种顶板结构条件下的顶板压力计算解析公式。按照软弱薄基岩厚覆盖层的椭球拱结构和直接顶自承能力相结合混合力学模型计算的顶板压力与相似材料实验结果相吻合。考虑了直接顶自承能力计算的顶板压力比传统不考虑直接顶自承能力的顶板压力小约14%。采用实验和理论分析方法,对露天边帮煤井工长壁工作面开采过程顶板垮落、覆岩活动,顶板压力计算等矿山压力问题进行了系统研究。