高压充填注浆控制岩层移动

离层是上覆岩层移动的必然结果，在离层中充填可固结的注浆材料便可大大减缓地表沉陷。本文详细论述了离层带高压充填注浆技术的设备与工艺、注浆材料的选择以及注浆参数的确定。     

王河矿矸石充填岩层移动特征规律研究

为了研究王河矿回采工作面在矸石充填过程中岩层及地表的移动特征规律,根据工作面上下覆岩力学性能和充填体力学性能等参数,运用岩石破裂过程分析软件RFPA,对不同强度充填体全部充填和部分充填条件下的覆岩运动、关键层弯曲下沉及地表变形特征进行数值模拟,数值模拟的结果可为采空区充填方案的选取提供参考。     

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。     

基于岩层移动理论的矸石条带充填采空区可行性研究

以弹性地基梁为基础,建立条带充填采煤岩层移动的力学模型,并对充填体承载基本顶岩梁进行了有限元受力分析;在此基础上进一步对条带充填体的布置方式、间距以及宽度进行了优化,并对优化结果进行了回归分析。分析表明：基本顶岩梁在充填体支撑内侧边缘处受力最大,在相邻两充填体之间的未充填区域中部变形最大;充填体以垂直工作面推进方向间隔布置能有效地封闭采空区的瓦斯,减少回风巷中瓦斯浓度;充填体的稳定性随采深和采高的增大而减小,随充填体宽度的增大而增大。     

固体废物膏体充填岩层控制的数值模拟研究

充填开采是目前安全开采建筑物下压煤的理想措施。本文结合现场地质条件，采用数值模拟软件FLAC，确定充填体强度，并对充填开采控制岩层活动的效果进行预测，为建筑物下安全开采提供了可靠的理论依据。     

海下充填开采岩层稳定性研究

三山岛金矿矿床赋存于海底,表层海水时刻威胁着采矿安全。为合理分析矿区充填开采的安全稳定性,建立了矿区岩层监测系统。对矿区各中段石门巷道顶板进行了周期位移记录,通过数据分析得到了监测期间的岩层变形规律。通过ANSYS模拟对比研究,分析了整个矿区真实开采过程中采场与围岩变形规律。研究表明,海底基岩层的地表倾斜率和水平变形率尚未超出极限值,说明目前海底基岩层尚未出现较大的损伤,海底开采使用充填法采矿是安全稳定的。为保证矿山开采过程中的长期稳定,建议先开采深部矿体,将中深部矿体作为隔离层,待矿山后期再进行开采活动。     

充填综采岩层移动特征数值模拟研究

河北金牛能源股份有限公司邢台煤矿为解决地表矸石堆积和建筑物下压煤问题,采用综合机械化固体充填采煤技术对7606工作面进行回采。充填综采与传统综采的岩层移动和破坏特征有诸多不同,文章采用FLAC数值模拟的方法,并结合两带高度计算公式和实际巷道地表沉降观测值,对充填综采的岩层移动变形特征和规律进行了分析总结。结果表明,综合机械化固体充填采煤技术有效地控制了上覆岩层的变形量,确保了地表建筑物不受开采的影响,为国内同类矿山提供了借鉴。     

充填体压实率对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制作用分析

以地面矸石、粉煤灰、黄土等固体废弃物为充填材料的综合机械化固体充填采煤技术为“三下”压煤的安全高效回收创造了条件.结合现场地质条件并根据等价采高的概念,分析了不同矸石与粉煤灰充填体压实率对等价采高的影响规律;并通过数值模拟分析了矸石与粉煤灰充填体不同压实率条件下对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制与地表沉陷的控制作用,提出了保持地表沉陷在允许范围之内的充填体压实率为15％;最后通过工程实践得出综合机械化固体充填采煤技术工作面的岩层移动及地表沉陷控制效果良好,基本没有影响到地表的建筑和设施的正常使用,研究成果可为综合机械化固体充填采煤技术的有效实施提供技术参考.     

基于结构关键层的固体密实充填采煤岩层移动模型

根据地层的沉积特征和相似材料模拟,将固体密实充填开采岩层移动特征分成有结构关键层和无结构关键层2类模式进行描述。并针对有结构关键层情况,建立了固体密实充填岩层移动模型,模型由3部分有机组成,即结构关键层力学模型,结构关键层上方岩体移动模型和基岩面上方土体移动模型。最后将建立的岩层移动模型用于工程实例取得了良好的效果。     

基于结构关键层的固体密实充填采煤岩层移动模型

根据地层的沉积特征和相似材料模拟,将固体密实充填开采岩层移动特征分成有结构关键层和无结构关键层2类模式进行描述。并针对有结构关键层情况,建立了固体密实充填岩层移动模型,模型由3部分有机组成,即结构关键层力学模型,结构关键层上方岩体移动模型和基岩面上方土体移动模型。最后将建立的岩层移动模型用于工程实例取得了良好的效果。     

粉煤灰膏体充填主要参数对上覆岩层控制的模拟研究与比较分析

粉煤灰膏体充填开采是目前最为有效的控制上覆岩层破坏的开采技术之一。结合邢台矿区实际情况,建立数值模型,就充填体强度和充填率这2个最主要充填参数对上覆岩层控制的影响程度进行了数值模拟研究,并比较分析了两者对地表下沉值的影响规律。结果表明,充填体强度对地表的最大下沉量起着重要的作用,保证足够高的充填率是分层膏体充填开采达到预期效果的重要前提。当充填体强度为1.5~3.0 MPa时,地表最大下沉值随强度的减小呈线性增大,而充填体强度小于1.5 MPa时,地表最大下沉值迅速增大;充填率减小,地表下沉值逐渐增大,且变化的幅度基本是均匀的。     

固体废物膏体充填岩层控制的数值模拟研究

为确定充填体强度和承压水上充填开采的安全性,预测充填开采控制岩层活动的效果,结合现场地质条件,基于充填体的充填作用机理,采用数值模拟软件FLAC,研究了在上层煤未采和已采两种情况下,利用不同的充填体强度开采下层煤后的地表沉陷和顶底板弹塑性区分布,分析了充填开采时工作面矿压及顶板稳定性．研究结果表明：膏体充填开采可有效控制岩层移动,减少地表沉陷效果显著;充填体强度越高减沉效果越好,但大于1MPa后,地表沉陷变化趋缓．综合安全、经济等因素考虑,充填体强度1MPa即可保证安全开采．     

固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动影响分析

通过建立计算机数值模型模拟固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动规律,观测不同工作面推进距离上覆岩层移动特征,对比长壁开采与充填开采关键层移动,分析充填开采关键层运动与上覆岩层移动特征。由于采空区被矸石和粉煤灰等材料所充填,充填工作面矿压显现和上覆岩层移动规律与一般垮落法管理顶板明显不同。研究表明：胶结充填开采工作面周期来压步距大,来压强度不明显;关键岩层弯曲下沉,不会出现岩层破断现象。上覆岩层移动范围明显减小,对地表变形能有效控制。     

煤矿充填开采连续曲形梁形成与岩层控制理论

在充填开采大量工程实践和物理相似试验基础上,提出了充填开采上覆岩层连续曲形梁理论模型,当密实充填率达到一定条件时,顶板不会产生断裂,仅发生弯曲变形,形成连续的曲形梁,能有效地控制关键层的沉降变形。阐述了连续曲形梁的几何特征和力学特征,指出了顶板形成连续曲形梁的条件。通过建立力学模型,计算得出了连续曲形梁变形的理论解和便于工程应用的工程解,进一步分析得到连续曲形梁与关键层的量化关系,为密实充填率的设计提供了理论依据。此外,对连续曲形梁的三维模型及其理论解和数值解做了一些有益的分析和探索,揭示了充填开采对岩层变形的控制机理。     

开采方法与岩层控制

煤层的采掘与岩层的控制是煤层开采过程中一对基本矛盾。要研究开采要素和岩层活动的关系，在矿压理论和先进工业技术基础上，实现最优化开采和煤炭工业现代化。     

复杂条件下遗煤开采岩层控制理论与关键技术研究

为解决我国老矿区资源枯竭,优质稀缺煤种匮乏、矿井服务年限不足等问题,通过理论分析、实验、数值模拟等方法系统研究了我国遗煤储量及类型、复杂条件下遗煤资源开采矿山压力显现规律、岩层控制机理及判定方法、构造充填岩控技术及工艺装备。取得了以下创新性成果:①首次摸清了我国遗煤储量、分布及类型等,遗煤资源开采可增加我国30%的煤炭储量,其开采将增加主要产煤省的煤炭储采比,提出了遗煤资源开采急需解决的技术难题;②揭示了复杂条件下遗煤开采的"应力场-结构场-变形场"时空演化与矿压显现规律,建立复杂条件下遗煤开采岩层移动预测模型;③发现复合残采区整层遗煤资源开采存在"主控岩层结构",建立了"扰动块体梁"结构模型和"上控制层+下承载层"结构模型,揭示复杂条件下遗煤开采岩层控制机理,构建了以"主控岩层结构稳定"为核心的复杂条件下遗煤开采可行性定量判定理论体系;④研发了综合柱旁充填、"梁-柱"式充填岩移控制技术、固体资源化充填材料和制备输送系统,充填效果监测技术,发明了复杂条件下遗煤开采构造充填岩控技术及工艺装备,形成了复杂条件下遗煤开采关键技术体系。该成果对延长服务年限、保证国家能源供给具有重要意义。     

煤矿开采岩层移动参数反演理论与方法

对地下开采引起的沉陷问题进行了三维模拟计算，根据优化理论和方法，在选定模型基础上完成了参数的选取及优化工作，并结合工程实际给出了应用实例。     

综合机械化固体充填质量控制的体系框架

为保障固体充填开采岩层移动控制效果,采用理论、实验和工程实践相结合的研究方法,在系统的分析了综合机械化固体充填质量影响因素和岩层移动控制机理基础上,从岩层移动控制理论、充填质量设计、充填质量控制和充填质量效果监测角度,提出了固体充填质量控制体系框架,详细研究了框架中以采定充、夯实应力和充填质量监测系统等关键技术,并建立了充采比定量模型以及夯实应力的估算公式,构建了井下固体充填质量监测系统。将提出的充填质量控制体系框架应用于平煤十二矿工程实践,取得了良好的工程效果。