建筑物下综采工作面固体充填开采技术研究与实践

唐山矿业分公司将地面矸石、建筑垃圾等固体废弃物通过地面充填站的投料孔垂直向井下直接投料,进入矸石缓冲仓,再经带式输送机等运输设备将矸石运输至充填工作面,借助自夯式充填综采液压支架等设备将固体充填物料充填至工作面采空区,以此对采空区的岩层进行控制,减少顶板的下沉和垮落,实现建筑物下安全开采.     

建筑物下固体充填开采地表沉陷规律分析

为了研究固体充填开采地表沉陷影响因素,实现建筑物下安全开采,以唐山矿T3281N工作面为工程背景,运用现场实测和FLAC3D数值模拟相结合的方法,分析了地表变形参数与充填体压缩率、充填率的关系。结果表明:实测地表最大下沉值为38 mm,仅占采高的1%,充填开采地表变形较小;充填率从70%增加到95%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了67.1%和70%。;压缩率由25%减小至5%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了61.8%和61.3%;合理提高充填率与压实度能够有效降低开采沉陷程度,充分保护地表建(构)筑物。     

固体充填开采支架与围岩关系研究

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明：充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。     

建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用

充填开采是建下开采的重要途径,固体充填开采是充填开采的重要开采方法之一,采用X射线衍射仪对固体充填介质(矸石、粉煤灰)的化学组成成分及元素进行了测试,并根据矸石粉煤灰2种骨料的物理、力学特征进行配比优化,最终选用矸石∶粉煤灰=1∶0.6进行井下充填。邢台煤矿现场应用结果表明采用该配比使充填物料对采空区上覆岩层起到最佳支撑效果。     

固体充填采煤工作面留复合伪顶开采调整技术研究

针对泰源煤矿1801充填采煤工作面因开采复合伪顶引起开采范围内局部区域工作面与巷道处于不同水平而造成设备无法合理布置等一系列问题,提出降液压支架支护高度并同步增加卧底量调整工作面采高的调整方案,设计了锚网索加钢筋梯梁以及锚杆加钢筋梯梁的工作面对应顶板支护方案,并在工程实践中采用分层留顶,逐步加大的调整工艺顺利进行复合伪顶下开采,实测工作面顶板最大下沉量240mm,顶板无明显垮落现象,解决了泰源煤矿1801工作面调整对顶板稳定性控制的问题。     

煤矿建下固体充填开采地表沉降研究

针对唐山矿建筑物下压煤采出率低、采动损害等问题,文中选取了唐山矿铁三区为研究对象,分析建筑物下煤炭充填开采的可行性,并结合地表观测对试验区进行评价。研究结果表明:以矸石为主要充填材料,对建筑物下煤炭资源进行置换开采是该区域比较适合的开采技术;T_(3)281N为开滦集团第一个充填开采工作面,回采率实际达到70%,远远大于条带开采方式35%的回收率,经济效益显著。同时对地表进行监测,表明该开采方法可行,值得推广。     

复合顶板条件下充填法开采数值模拟研究

为研究充填法开采对复合顶板受力及变形规律的影响,运用三维模拟软件3DEC进行数值计算,建立了数值计算模型,采用4种不同的充填方案,从顶板岩层应力分布和顶板岩层位移分布两方面分析了不同充填条件下复合顶板的受力及变形规律。研究表明充填开采后采空区的应力较大,充填体承担了工作面前方煤体的较大部分支承压力,有效控制地表沉陷,进而减轻对煤巷的破坏。     

不同充实率下固体充填开采覆岩移动与地表下沉分析研究

在固体充填开采技术中,充实率对覆岩移动与地表下沉具有重要影响。文章以河南平顶山十二矿CT101工作面为例,采用FLAC软件建立固体充填开采数值计算模型,研究不同的充实率条件下覆岩移动与地表下沉的规律,研究表明:随着充实率的增大,覆岩关键层和地表最大下沉量呈现逐步降低趋势;当充实率小于75%时,下沉曲线在工作面边界附近位置处变化幅度最为显著,在下沉曲线中部位置处出现平底形状;当充实率大于75%时,下沉曲线整体呈现连续平缓的对称下沉形态。CT101工作面的现场实测表明,当充实率达到85%时,地表最大下沉量约为180mm,与下沉预计值200mm较为接近,预测结果偏于安全,可以为工程实践提供相关参考。     

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。     

充填开采工作面顶板下沉控制技术

文章详细分析了采用充填开采影响顶板下沉的各种因素,并针对各因素对顶板下沉的影响程度,分别从充填料的配制、充填开采工艺两个方面论述了对顶板下沉的控制技术,该项技术对研究建筑物下充填采煤如何有效控制顶板下沉有指导作用.     

我国目前煤矿充填开采技术现状

分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。     

固体充填采煤技术在邢台矿建筑物下的应用

针对邢台矿建筑物下存在大量压煤,而地面矸石山堆放占地严重以及矿区坑口电厂排放大量粉煤灰的情况,为了实现矿井可持续发展、扩大矿井可采储量、控制地表下沉、消除固体废弃物对环境的污染,提出了采用地面矸石配合粉煤灰充填采空区,采出建筑物下压煤的开采模式。解决了充填体进入采空区的空间、通道和动力等技术问题,并建立了完善的充填效果检测系统,在保证地面建筑物完好的情况下,有效采出邢台矿建筑物下呆滞煤量2000万t以上。     

建筑物下充填开采工艺分析

该文结合台头煤焦有限责任公司的工程实例,分析高水充填工艺的充填效果,结果表明高水充填良好地控制了上部覆岩的移动变形,希望能为其他相似矿井生产的开展提供借鉴与参考。     

新型高水材料充填开采试验研究

基于煤炭传统开采方法存在压煤量大、开采成本高、环境危害大等问题,提出了绿色充填开采方法。通过理论分析、数值模拟及现场工业试验等多种手段,对新型高水材料充填开采的工艺及试验效果进行了分析研究。研究结果表明:新型材料强度高、流动性好可实现自流充填;充填系统由管路自流将采空区充实并支撑围岩,实现了系统高效稳定的运转模式;“采一留三”开采方案实现了开采的安全性,降低开采风险;充填管路内径大于141 mm、管路压力高于15 MPa,保证了管路安全高效的工作;充填开采矿压显现微弱,起到了显著的顶板控制效果,改变了传统垮落法的顶板破断规律。     

综合机械化固体充填采煤等价采高影响因素研究

介绍了综合机械化固体充填采煤技术原理及等价采高模型,分析了等价采高的影响因素及各因素产生的原因,并在此基础上,提出了相对应的控制方法.得出等价采高的主要影响因素包括充填前顶板下沉量、欠接顶量及充填体剩余压实度;通过选择合适的充填材料、优化设备技术参数、优化充填采煤工艺及规范人员操作等方法,可以有效地控制各因素对固体充填采煤等价采高的影响.     

固体充填胶凝材料试验研究与应用

针对目前“三下”采煤充填成本较高和充填效率低下等问题,以矿粉这种低成本水硬性胶材为主,辅以少量石膏和水泥熟料,得到了适用于矿山高效固体充填的早凝、低成本的胶凝材料。通过对矸石粒径级配和胶凝材料固化机理进行了分析,设计正交试验确定出胶凝材料最优配比,即：当石膏5%、水泥熟料25%、矿粉70%时,可实现短时间脱模,表明在该掺量下胶凝材料的水化反应程度最好,其中矿粉中的活性成分能够在早期反应生成水硬性钙矾石(AFt),促进充填体强度的形成。养护后充填体的7d、28d强度可达到3.48MPa、5.11MPa,略低于425#硫铝酸盐双快水泥的7d和28d成型强度,但在成本上具备明显优势。结合工业应用,对实际充填效果、液压支架工作阻力和地表沉陷观测数据进行分析,表明该胶凝材料在提高充填效率、加强顶板管理等方面发挥着积极作用。     

固体充填开采地表沉陷规律数值模拟

固体充填开采是近年来发展的一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。结合一个试采工作面,采用FLAC3D数值模拟手段,对固体充填开采不同充填率及充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律进行研究。研究表明,随着充填率从100%减小到50%,地表下沉最大值从312 mm增加到907 mm,充填率对地表下沉的影响很大,在选择充填开采的时候,保证充填接顶对防止地表变形过大很有帮助。随着充填体弹性模量从0.24 GPa增大到24 GPa,地表最大下沉值迅速减小,选择合理的充填体级配很重要,只要充填体达到抗变形能力即可。     

充填开采技术在平煤股份十二矿的实践应用

针对平煤股份十二矿允许可采建筑物下存在较大量压煤的问题,并为了实现矿井平稳发展、控制地表下沉和减小瓦斯治理难度,提出了采用固体充填物充填采空区,采出建筑物下压煤的开采模式,通过充填工艺实践,解决了充填物进入采空区、相关工艺及参数等问题,在保证地面建筑物完好的情况下,能有效采出平煤股份十二矿允许可采建筑物下压煤463万t以上,并为解放平煤股份"三下"压煤摸索出一种行之有效的工艺。     

膏体充填开采煤层覆岩压力规律的研究

膏体充填开采既是解决"三下"开采问题的重要技术途径,也是我国顶板控制最有效的方法之一。膏体充填开采技术应降低充填工艺对顶板的影响,并使地表下沉在允许的范围内,同时尽可能减少充填材料消耗,从而为充填设计提供理论指导。本文对充填材料进行选择、对比试验以及可行性分析,介绍了充填开采的充填方式,即全采全充法和间隔充填法,模拟两种充填采煤方法的矿山压力显现,研究煤层覆岩移动规律,指出膏体充填开采方法的优越性和发展前景。