基于膏体充填技术的人工假底制作方法

膏体充填技术是一种新型充填技术,具有广阔的应用前景.基于膏体充填技术,提出了针对不同矿体厚度用膏体充填制作人工假底的新方法.通过现场工艺与经济技术比较.证明膏体充填取代传统的钢筋混凝土人工制作假底具有效率高、成本低、劳动强度低等优点,对实行膏体充填的矿山制作人工假底具有借鉴与参考意义.     

人工假底上向分层废石充填法在玉水硫铜矿的应用

玉水硫铜矿根据开采技术条件,成功地应用了人工假底上向分层废石充填采矿法,介绍了该采矿法的采场结构和回采工艺,对人工混凝土假底的施工及设计作了详细叙述。     

基于等价采高模型的膏体充填开采沉陷预计

为了对膏体充填开采后地表沉陷规律进行研究,根据膏体充填开采的现场实践及充填材料的组成情况,建立了适合于膏体充填开采的等价采高模型.模型中等价采高由充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、膏体充填体的收缩量及压缩量组成,计算公式中含有泌水率、膏体充填体的压缩率等参数.将建立的等价采高模型与概率积分法结合,对许厂煤矿130采区北翼保护煤柱采用膏体充填开采后产生的沉陷进行预计,结果表明膏体充填开采后地表产生的移动及变形较小,可以保证矿用铁路及附近建筑物用地安全使用.     

厚煤层留巷分层膏体充填开采技术研究

为了解决“三下”压煤中的厚煤层资源开采问题,以高河能源E1302工作面为实例,提出了厚煤层留巷分层膏体充填开采技术,从分层开采顺序、分层工作面布置、沿空留巷布置方法等方面进行研究。从保证底分层充填开采时顶板安全方面,确定了顶分层充填体28 d抗压强度为3 MPa,底分层开切眼附近的顶分层充填体最终抗压强度应该提高到7.5 MPa,底分层充填体抗压强度为1 MPa。实践表明：沿空留巷顶底板最大移近量控制在90 mm以内,两帮移近量控制在60 mm以内,巷道围岩变形可控,地表建筑物区域最大变形值均在安全范围内,地表变形可控。     

充填体垂直暴露面稳定性的确定方法

哈萨克斯坦各矿山广泛使用连续回采和分矿房矿柱回采的胶结充填采矿法,保证了最低的矿石损失率和贫化率及安全的劳动条件。在用这些采矿法开采时,充填体的强度和变形特征必须保证按规定尺寸形成的垂直和水平暴露面在开采时期内保持稳定。在基申斯克和杰兹卡兹甘矿床试验的结果表明,在充填体变形初期,当采空区上面岩层暴露面积未达到极限值时,矿房和矿块中有未充填到的空间,人工充填体受到自重     

厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究

为探究厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律,以古城煤矿1305工作面为研究对象,采用理论分析、参数计算及地表下沉预计等方法,基于等价采高理论建立了适用于膏体充填开采的等价采高模型,修正了非充分采动条件下的膏体充填开采预计参数,预计并揭示了厚煤层膏体分层充填开采后的地表移动参数变化规律。结果表明：膏体分层充填开采后地表最大下沉值270 mm,地表建筑物损坏等级在Ⅰ级允许变形以内,保证了地表建筑物的正常使用,为类似膏体充填后地表沉陷预测提供借鉴。     

驰宏公司全尾砂-水淬渣胶结充填技术研究

云南驰宏锌锗股份有限公司深部矿体属深井复杂难采矿体,采用上(下)向进路胶结充填采矿法,为解决深部开采充填采矿法的关键技术问题,实现矿山废弃物的零排放和建成清洁绿色矿山,进行了全尾砂—水淬渣胶结充填试验研究。试验结果表明,全尾砂—水淬渣可制备成为合格的膏体,并能实现膏体泵送充填,采用膏体胶结充填技术是一项技术经济合理的充填技术。     

无耙膏体浓密机在金属矿山上的应用

阐述了国家对矿山固体废料的管理政策和金属矿山充填采矿法的现状,指出了膏体充填的关键在膏体浓密(浓缩).重点介绍了新型无耙膏体浓密机的结构及原理,其可将低质量分数的尾砂浆直接浓缩成膏状底流.通过与常规有耙膏体浓密机对比和实际试运行情况可知,无耙膏体浓密机的膏体制备效果更加稳定,真正实现矿山开采的全尾充填和无尾排放.     

某矿分段空场嗣后胶结充填底柱置换方法研究

某铜矿在回采过程中留有大量顶底柱,为安全回收顶底柱中的高品位矿石,减小损失,采用分段空场嗣后胶结充填采矿法,并以高强度充填体置换底柱,铺设人工假底作为下中段的人工假顶。结合矿山生产条件,展开了底柱置换方法研究,确定出了置换空间形成的方法和参数。通过理论计算出了钢筋混凝土的配筋,并提出了具体的钢筋铺设工序。该方法已被矿山成功应用,可为同类矿山借鉴。     

锦丘煤矿膏体充填开采技术研究

为解决锦丘煤矿建筑物下采煤地表沉陷控制问题,理论分析了膏体充填开采地表沉陷曲线及关键影响因素,并提出了覆岩稳定性判据。通过数值模拟,研究了膏体充填开采对地表开采沉陷的控制效果,提出了膏体充填开采工艺,最终进行了地表沉陷观测检验充填开采对地表开采沉陷的控制效果。现场监测数据表明,采用膏体充填时,地表最大沉陷量为96 mm,位于距离切眼493 m的采空区中心位置。研究成果可为建筑物下煤层充填开采提供借鉴。     

基于ANSYS数值模拟的人工假底设计与安全性分析

为了实现白象山矿区的顶底柱安全回采，有效提高资源的回收利用率，通过“薄板”力学模型下的力学分析及Ansys有限元数值模拟对不同参数条件下白象山矿区人工假底构筑工艺进行了优选。分析了3种不同人工假底构筑材料分别在不同假底布置厚度与不同回采率情况下人工假底的力学及位移参数。并结合安全系数方法对44种模型进行了安全稳定性评价分析。结果显示：在保证开采经济最优化原则条件下，得到了安全可行、经济最优的人工假底构筑工艺，即采用2.0 MPa充填体材料构筑2.5 m厚人工假底，隔一采一间隔回采，可以保证50%顶底柱回收安全。本研究成果可直接指导工程设计与施工。     

膏体充填开采技术与沉陷预测研究

为解决峰峰集团新三矿建筑物下压煤量大的现状,利用膏体充填技术进行开采.本文以矿区两个工作面为例,运用概率积分法原理,分别对全部跨落法和膏体充填开采地表移动变形情况进行预计,通过预计结果比较得出:建筑物下膏体充填技术在提高煤炭采出率的同时,能够减小地表移动变形,减少地表破坏范围.膏体充填开采是煤炭绿色开采技术的重要组成部分,开展该技术的应用研究,是缓解我国煤炭资源紧张形势、实现矿山可持续发展的有效途径.     

村庄下膏体充填开采技术应用研究

朱村矿进入后期生产后,可采储量少,村庄建筑物下呆滞储量多,为进一步挖掘储量,延长矿井服务年限,采用膏体充填开采技术。理论分析了朱村矿充填开采后隔水层厚度和底板最大破坏深度,根据朱村矿的地质条件,选择了合适的充填材料及充填工艺,并在54采区进行工业性试验。实践表明:工作面采用膏体充填后,巷道顶底板变形量小,工作面直接底破坏深度小于5 m,能够有效防止底板L₂灰岩强含水层突水,随着充填技术的成熟,地表沉陷量逐渐减小,地表建筑物的破坏控制在Ⅰ级范围内,充填效果良好。     

浅部开采尾砂膏体巷采设计与地表沉陷控制

针对我国充填开采材料来源不足的问题,通过理论分析、室内实验及现场实测等方法,系统研究了尾砂膏体充填材料特性、充填工艺,进行了尾砂膏体巷采设计及地表沉陷效果分析。研究确定了尾砂膏体优化配比为水砂比1∶5,质量浓度为70%;提出了尾砂膏体巷采方案,建立了巷采充填地表沉陷模型,解决了采煤、充填、工作面通风和安全出口问题;相似材料模拟试验表明,在巷采连采连充过程中覆岩没有冒落过程,直接顶是以微裂隙和层间离层往上发育,基本顶以弯曲下沉为主;充填体密实性、变形监测及地表移动观测表明,尾砂膏体巷采对地表沉陷控制较好。研究成果在淄博市张店区沣水镇张赵煤矿102采区进行了成功应用。     

露天转地采复合型人工境界矿柱结构设计

以山东黄金集团归来庄金矿项目为依托,采用理论分析和工程实例相结合的研究方法,提供了一种有效的人工假顶和混凝土充填体复合型人工境界矿柱的构建与回采方案,内容包括人工境界矿柱范围、人工境界矿柱结构、人工境界矿柱的形成、充填单元间钢筋的连接、充填单元间的混凝土界面处理、狭窄矿体区域人工境界矿柱结构、人工境界矿柱底部隔离层。沟槽角砾岩坡面采用金属网临时支护,金属网采用管缝式锚杆及钢筋带固定。对复合结构人工境界矿柱带来的经济效益和人工境界矿柱下矿体回收的经济效益进行分析,分析结果表明：复合型人工境界矿柱有效地解决了归来庄金矿露天转地下开采产量持续问题,提高了资源回收率,并达到了安全高效回采的目标,为归来庄金矿带来了重大经济效益。     

近海矿体开采人工假底厚度优化及工程应用

三山岛金矿为了保证矿山近海矿体开采的稳定性和资源的回收率,设计在-165 m中段施工人工假底。通过建立力学模型,应用弹性力学理论对人工假底的失稳机理进行分析,然后应用数值模拟方法对不同厚度的人工假底下开采进路的稳定性进行分析。通过计算分析不同厚度人工假底下开采进路顶板的应力、位移变化特征,得出不同厚度人工假底的稳定情况。结果表明：厚度为0.4 m和0.5 m的人工假底拉应力超出其抗拉强度的分布区域在进路宽度方向上分别占80%和26.7%,最大拉应力分布在假底中部,假底的垂直位移呈不均匀沉降,且假底厚度越小,不均性越大; 厚度为0.6 m的人工假底拉应力均未超出假底抗拉强度,且位移沉降均匀,整体稳定性较好,但施工成本较高。因此,建议人工假底厚度为0.5 m。将优化结果应用于工程实践,结果表明该参数安全经济合理。     

破碎矿体下向进路胶结充填人工假顶强度需求研究

下向进路胶结充填采矿中进路顶板的稳定性主要取决于假顶层的强度。以三山岛金矿极破碎矿体为研究对象,根据下向进路人工假顶层充填体的受力特征,采用弹性力学-梁模型与弹性力学-薄板模型分别计算下向进路胶结充填假顶层强度需求。在考虑安全系数的基础上,结合经验图表法与典型矿山类比法,综合推荐下向进路假顶层胶结充填体强度,为矿山人工假顶设计提供借鉴和技术支撑。     

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。     

膏体充填参数对岩层移动控制作用数值模拟分析

为研究膏体充填开采对上覆岩层移动控制作用及地表沉陷影响,以某矿建筑物下固体废弃物充填采煤项目为工程背景,针对充填开采3个主要参数:充填体强度、充填率和压实率,充填效果评判标准选取地表最大下沉值和水平变形极值,利用FLAC数值模拟软件,采用控制变量的方法,研究了各参数对上覆岩层移动的影响。研究结果表明,为保证充填效果,充填体强度应不小于1.5 MPa,充填率不小于85%,压实率控制在20%以内。研究可为煤矿开采中膏体充填成巷技术的现场利用提供理论参考。     

全尾砂膏体充填采矿技术现状及展望

充填采矿法因其安全性高、对地表环境影响较小等优点,逐渐成为井下开采最主要的技术方法。本文针对充填采矿法的发展历程,叙述了膏体充填技术概念、工艺流程特点,通过文献调研、工程实践等手段对尾矿粒度组成、泌水率、单轴抗压强度、塌落度等多个指标进行标准化研究,并介绍了倾斜板浓缩机、高压浓缩机和膏体浓缩机等全尾膏体浓缩设备的结构特征和优缺点。同时,对会泽铅锌矿、乌山铜钼矿、白音查干多金属矿、因民铜矿膏体充填工艺参数做了介绍,提出了全尾膏体充填采矿技术的发展趋势。