覆岩离层带注浆充填基本参数研究

研究了煤矿层状岩体离层带注浆充填水压裂缝延展机理，对注浆压力、注浆范围、注浆量等参数进行了分析，提出了注浆效果的评价方法及工程检测方法，检测现场注浆充填效果的有效方法主要有地表岩移观测、 地球物理勘探及高密度电阻率勘探法。     

覆岩离层注浆技术几个问题分析

对覆岩离层注浆机理、关键层位置、离层注浆参数选择、离层注浆减沉效果和其应用范围进行了初步的分析。     

覆岩离层注浆控制地表沉陷技术的应用

介绍了覆岩离层注浆减沉技术的原理,分析了国内外该技术的应用情况,并对各试验点应用该技术取得的效果进行了客观的分析,指出了目前应用该技术可能取得的实际效果,为今后应用这种技术提供借鉴,并提出了煤矿开采减小地表沉陷的可能途径。     

覆岩离层注浆充填加固技术研究与实践

中煤华晋集团韩咀煤业有限公司受小窑破坏影响,巷道顶板围岩呈复合型状态,同时为了提高资源回收率,采用留设8 m小煤柱沿空掘巷方式布置32105工作面,为解决32105工作面辅运巷道沿空掘进期间顶板管理难题,对32105工作面辅运巷道实施覆岩离层注浆充填新技术。综合采用理论分析、现场测试、实验室试验等手段,分析了覆岩离层注浆充填技术原理和关键问题;测试了不同参数下矸石注浆充填材料的泌水特性和流动特性;设计了覆岩离层注浆充填系统,并进行工业性应用。实践证明：覆岩离层注浆是一种低成本高效的充填新技术,为类似煤矿控制顶板下沉、减少巷修工程提供了参考。     

覆岩离层带注浆减沉的理论探讨

根据覆岩离层注浆减沉的工程实践和理论研究 ,分别就覆岩离层发育规律、注浆减沉机理、地表沉陷预计理论和注浆减沉的适用条件等四个方面 ,提出了 1 8个具体的理论问题 ,其中有些理论问题研究得出了明确结论 ,有些进行了初步探讨或指出研究途径     

覆岩离层带注浆减沉的理论探讨

根据覆岩离层注浆减沉的工程实践和理论研究,分别就覆岩离层发育规律,注浆碱沉机理,地表沉陷预计理论和注浆减沉的适用条件等四个方面,提出了18个具体的理论问题,其中有些理论问题研究得出了明确结论,有些进行了初探讨和指出研究途径。     

关键层破断前后覆岩离层裂隙当量面积计算

基于相似材料模拟实验，得出综放开采中覆岩离层裂隙变化形态，给出了关键层初次破断前后离层裂隙当量面积和当量流径的理论解。     

覆岩离层充填减缓地表沉降实验模拟研究

以岩石力学，流体力学为基础，采用相似材料模拟手段，对覆岩离层充填减缓地表沉降机理进行了系统的实验室研究，揭示了覆岩内部离层产生和发展的时间与空间规律。探讨了浆液在离层空间的流动规律和存在状态，阐明了充填材料脱水与注冰压力的关系及其对减沉效果的影响作用；提出了浆液以钻孔为中心呈二向点源式流动特征，为解决实际工程问题提供了科学依据。     

覆岩离层分区隔离注浆充填减沉技术的理论研究

分析了关键层下离层动态发育对离层充填的影响,针对目前离层区充填工艺不能阻止覆岩关键层初次破断的问题,提出了“覆岩离层分区隔离注浆充填”技术,它综合离层充填与条带开采技术的优点,通过离层区充填置换或减小分区隔离煤柱宽度,使“离层区充填体+关键层+分区隔离煤柱”形成共同承载体,从而达到有效减缓地面沉降的目的,提高了煤层采出率,促进了覆岩离层充填减沉技术的发展.采用数值模拟方法对离层分区隔离注浆充填原理作了进一步证实,并对其适用条件进行了分析.     

覆岩离层注浆充填分带模型及工程应用

在现有“三带”理论、“四带”模型的基础上,对覆岩离层注浆充填后的覆岩状态沿工作面走向由下至上划分了破裂垮落重组带、安全隔离带、基岩完整带和松散层冲积层带的覆岩离层注浆充填“四带”。工程实践结果表明,采煤工作面覆岩离层注浆充填后,下沉值满足了“三下”采煤规范中建（构）筑物保护等级Ⅰ级标准,注浆预警区、过渡区未出现突然沉降、不均匀沉降等现象。该分带模型对同类覆岩离层注浆充填工程技术推广应用有一定的指导意义。     

新型充填材料在特厚煤层巷道高冒区的应用

为了解决厚煤层综放开采时引起巷道高冒区危险的问题,在分析高冒区成因和危害的基础上,研发了一种新型高冒区充填材料,并结合巷道高冒区具体情况选用合适的充填工艺。现场应用结果表明:该充填材料具有轻质不燃的特性,3 d抗压强度达到1.4 MPa,膨胀率为6%～8%,通过钻孔窥视可知高冒区充填体内部致密,没有裂隙和断裂,充填体能够很好地与高冒区顶部黏结,在周期来压和采动的影响下,高冒区充填体不会发生变形和离层,该充填材料和充填工艺能够很好地解决高冒区安全问题。     

高水膨胀材料充填采煤试验研究

为在王庄煤矿进行充填采煤,研制出具有高水膨胀特性的充填材料并对采空区充填系统工艺进行了研究。该材料具有膨胀性能好、固化时间短、早期强度高、可自流输送等特点。材料2 h内呈液态并具有良好的流动性,可自流输送;2 h后开始固化并伴随体积膨胀,能够实现主动接顶支护;12 h单向抗压强度达0.5 MPa;28 d单向抗压强度达2.2 MPa。结果表明:采用该高水膨胀材料充填开采后,采煤工作面超前压力峰值大幅减小,矿压显现不明显;充填区域顶底板移近量最大仅为20 mm;工作面对应的地表最大下沉值为5 mm。     

煤矿超高水材料充填开采技术及其展望

基于超高水充填材料的性质,进行了超高水材料充填开采技术研究。该技术包含开放式、全包式、混合式等采空区充填方法,其充填工艺系统由材料储运、浆液制备、浆液输送和混合等4部分组成,并在多个矿井进行了应用。结果表明：超高水材料具有含水量高（水体积分数95%～97%）、凝固速度快（初凝8～90min）、早期强度高、固结体不可压缩、承载性能好、材料强度和凝固时间可调控等优良性能,是一种良好的采空区充填材料。该充填工艺系统初期投资低、操作简单、自动化程度高、管路磨损小。充填开采后,采空区充填率均在85%以上,采场矿压显现程度明显降低,地表建筑物破坏等级控制在国家规定的C级破坏范围内。     

壁后注浆技术在深地层高地压井巷的应用

结合目前深部地层、高地压井巷工程中的支护现状,提出壁后注浆支护技术。通过介绍壁后注浆技术的原理,结合现场施工情况,对壁后注浆技术进行了分析研究,最后进行了经济效益对比。     

覆岩裂隙带发育高度数值模拟与探测

根据锦丘煤矿开采技术条件和围岩力学参数等,建立了力学模型,运用三维显式有限差分法软件Flac3D对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的应力、位移和破坏情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度。用经验公式对导水裂隙带高度进行了计算,并采用钻孔分段注水法对裂隙带高度进行了现场探测验证,证明数值模拟方法能提供较为理想的预测精度,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的且简易可靠的方法。     

综放面覆岩导水裂隙带高度的确定

为了确定长壁综放工作面覆岩导水裂隙带高度,以便为矿井开采提供设计依据,根据某矿长壁综放工作面开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用岩石破断过程分析软件RFPA^2D,对自开切眼至充分采动全过程覆岩随工作面推进时的变形、冒落情况进行了数值模拟,由此确定了覆岩导水裂隙带高度．用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了计算,采用简易水文观测法对覆岩导水裂隙带高度进行了测定．结果表明数值模拟所得到的覆岩导水裂隙带高度与现场钻探结果比较接近,而由经验公式得到的结果偏于保守和安全,从而为确定覆岩导水裂隙带高度提供了一种新的、有效的方法．     

中硬覆岩综放开采裂缝带发育高度研究

根据潞安矿区王庄煤矿6206综放工作面开采条件,在分析煤层顶板覆岩组合及力学结构特性基础上,采用现场实测、数值模拟、物理模拟等手段综合研究了中硬覆岩综放一次采全厚裂缝带发育特征。结合已有的裂缝带实测资料,通过回归分析,得出中硬覆岩综放裂缝带发育高度与一次采放总厚度成正比,与已有经验公式相比,更能揭示综放覆岩破坏剧烈的特点。     

东庞矿水淹巷道构造破碎带高冒区加固技术

为了解决东庞矿水淹巷道局部出现的围岩破碎、片帮冒顶的问题,结合现场具体地质条件,提出了采用锚杆、锚索+高分子化学注浆材料加固技术处理冒落区,通过改变巷道围岩结构提高岩体的整体强度。采取加固技术后,每班的施工进度由0.5 m提高到了1.5 m;采取加固技术比采用绕道法多回收煤炭资源5000 t。     

综放面架前冒顶控制及破碎围岩注浆加固工艺技术

伯方煤矿3中11综放面煤层裂隙发育,架前冒顶频繁。该矿在分析冒顶原因的基础上,采取针对性预防处理措施及实施破碎围岩柯地散注浆加固技术,取得了显著的技术经济效益。     

似膏体充填工作面覆岩运动规律研究

为研究似膏体充填开采覆岩运动规律,采用自行研发的矿压传感器对曹庄煤矿81006似膏体充填工作面进行矿压观测,得到了81006工作面超前支承压力分布规律、充填体内垂直应力及已充填区域内顶底板移近量。结果表明:超前支承压力影响范围为10 m左右,煤壁前方应力场为单一的弹性应力分布;已充填区域内顶底板最大移近量为104 mm,充填体压缩率约为5.2%;充填体内应力计进入稳定状态后应力为15.06 MPa,与原岩应力13.75 MPa相近,充填体接顶效果较好,充填体可以支承上覆岩层的全部质量;工作面充填后,矿压显现较弱,覆岩较稳定,达到预期效果。