薄煤层充填开采超高水材料配比及充填工艺优化

为解决超高水材料在现场施工过程中易出现浆液泌水、甚至不凝固影响充填体强度等问题,进行优化材料配比试验,并在此基础上进行泌水率测试和不同搅拌工艺试验,以提高现场充填效果。试验结果表明:B料中石膏∶石灰比例为4∶1时,超高水材料的抗压强度最大;搅拌工艺对材料泌水率存在较大影响,合理的增加混合浆液搅拌时间能有效减少泌水率,进而减少添加剂掺量、减少成本。将改善后的材料配比及充填工艺应用于田庄煤矿薄煤层充填开采工作面,通过现场取样测试充填体强度和监测得到的实时顶底板移近量数据,充填体强度高于实验室强度,顶底板移近量仅为96 mm,取得了良好的充填效果。     

东曲矿大采高工作面沿空留巷技术应用研究

东曲矿在28210工作面进行沿空留巷技术应用试验,通过理论分析、数值模拟等方法确定巷旁充填体的宽度。现场监测结果表明,两帮移近量最大为554mm,实体煤帮顶底板最大移近量为279mm,充填体帮顶底板最大移近量为376mm,断面收缩率约为22%,达到了预期目标。     

充填开采控制地表沉陷的关键因素分析

充填开采是控制地表沉陷的有效技术手段之一.为了提高充填开采的地表沉陷控制效果,采用理论分析和数值计算研究方法,对采空区全部充填法的地表下沉系数进行了预计,分析了充填开采控制地表沉陷的各影响因素.研究表明:充填前顶底板移近量、充填体欠接顶量和充填体压缩量是造成地表下沉三个关键因素,提高充填体的接顶率是减小充填开采地表下沉系数的最有效途径,提高充填体强度可以在一定程度上提高对地表下沉的控制效果.     

大采高沿空留巷围岩变形规律研究与应用

为了研究大采高沿空留巷围岩变形规律,应用FLAC数值模拟软件,分别对充填体宽度为3.0、3.5、4.0 m的大采高沿空留巷的围岩位移进行了数值模拟。结果表明:随着充填体宽度增加,沿空留巷的顶、底板移近量,充填体的纵、横向变形量均逐渐减小;巷道顶、底板移近量由巷道煤壁侧向采空区侧逐渐增大,充填体的纵向变形量由充填体采空区侧向巷道侧呈逐渐增大趋势,充填体采空侧的横向变形量很小,但巷道侧的横向变形量却较大,尤其在距顶板0.8 m左右的位置。     

厚煤层巷旁充填围岩控制技术研究

针对矿井采掘衔接紧张和通风需求问题,提出采用巷旁充填围岩控制技术方案,分析了巷道回采前的支护方案,提出回采后巷旁充填的关键参数。通过建立工作面侧向基本顶变化力学模型,分析充填体的支承强度,对3308运输巷道围岩变形量进行监测,顶底板移近量和两帮移近量能满足矿井正常生产。     

膏体充填开采覆岩稳定性研究与实践

为了研究充填开采顶板岩层的移动规律及影响因素,在综合分析岩层移动变形基本特征和充填体的受力特征的基础上,应用弹性地基梁理论,建立充填开采顶板岩梁力学模型及其微分方程,分析了充填开采顶板岩层移动变形的主要影响因素.结果表明,充填开采顶板岩层移动影响因素的主次关系依次为充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、充填体压缩率和顶板岩...     

曹庄煤矿自流式似膏体充填工艺研究

 摘要：采用自流式似膏体充填工艺对曹庄煤矿81006工作面进行充填开采,介绍了曹庄煤矿自流式充填系统的构成及充填工艺,最后工作面充填效果进行评价。结果表明：超前巷道顶底板最大移近量为174mm,平均108mm,充填开采有效控制矿压显现强度;充填体内顶底板最大压缩量为104mm,压缩率为5.2%,充填体接顶效果好;充填体内应力逐渐增大,最大应力为15.02MPa,基本与原始应力13.75MPa相等,从采空区开始充填到充填体应力达到原始应力大约需要20天时间,充填密实率好,充填体可以承担覆岩全部重量;充填后,地表几乎没有下沉,地表得到有效保护。     

沿空留巷围岩卸压支护协同控制技术研究

为解决沿空巷道受相邻采空区未断裂基本顶形成的悬臂梁支承压力影响的问题,采用水力压裂顶板卸压的方法,对采空区基本顶提前压裂,尽量减少相邻采空区基本顶形成悬臂梁结构,从而降低和转移沿空巷道顶板所受支撑压力的强度。在此基础上采用柔模袋充填混凝土在沿空巷道和采空区间做人工墙,对充填混凝土进行井下强度测试,同时对沿空巷道顶板以及所做的人工墙进行强力锚网支护,使其最大限度恢复到三向应力状态,提高其抗载能力。通过现场人工墙压应力和顶底板移近量监测对比表明:进行水力压裂卸压后,人工墙承受沿空巷道顶板最大压应力为21 MPa,比未进行水力压裂卸压区域所受压应力降低了36.4%;沿空巷道顶底板移近量为320 mm,降低了46.5%。水力压裂卸压后,极大改善了3109辅助进风巷的应力环境,降低了沿空巷道顶底板移近量,保证了沿空巷道的安全使用,有效的缓解采掘紧张的局面。     

急倾煤层采空区控顶方式对采场围岩稳定性影响

为了确保水体下急倾斜煤层的安全开采,基于龙湖煤矿南二采区急倾斜煤层的赋存条件,采用离散元UDEC2D数值计算方法,研究了急倾斜煤层开采采空区控顶方式对采场围岩控制的效果。结果表明:采空区不进行充填,采场围岩变形最大,顶板变形呈抛物线型;采空区部分充填下部40 m范围内,顶板变形呈线性增长趋势,而未充填部分顶板变形呈抛物线型增大趋势;整体充填不同充填体强度下顶板位移均呈近线性变化,充填体弹性模量为0.5 GPa即可满足现有采深条件下支撑顶板的要求;部分充填和整体充填均随着充填体强度的增加,顶底板变形呈降低趋势,且整体充填顶板控制效果显著高于部分充填。     

大采高工作面过空巷高水材料充填技术实践

针对锦界煤矿31116工作面过空巷易发生顶板跨落及煤壁大面积片帮等问题,提出了高水材料充填技术施工方案,并进行了工业性试验。结果表明：31116工作面通过充填空巷期间,工作面顶底板移近量和两帮移近量等围岩变形较小,均在可控制范围内,有效保障了工作面过空巷区域的安全。     

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。     

废石充填采空区稳定性变化趋势分析

利用地压监测系统,对某磷矿废石充填过程中的采空区稳定性进行实时监测,并根据监测数据对采空区顶底板收敛趋势、矿柱应力变化、微震活动进行分析,分析结果与矿山现场实际一致。通过对废石充填影响采空区稳定性的量化评判,证明了在废石充填法处理采空区的过程中进行地压监测是必要的。     

似膏体充填开采等效采高的确定

等效采高是充填开采中一个最重要的评价指标,也是判断充填效果的一个重要依据。以西马煤矿1327工作面为研究对象,对充填开采等效采高计算模型和关键参数的实测方法进行研究。通过计算模型可以得到,等效采高的主要影响因素是采高、充填体压缩率、充填前顶、底板移近量和欠接顶高度3部分组成。实测得到平均欠接顶高度0.296 m、充填体前顶、底板移近量0.05 m、充填体的压缩率3.65%和工作面平均采高1.811 m,计算出的1327工作面等效采高为0.399 m。     

采空区膏状充填体在线监测系统研制

作为实现“绿色开采”的主要技术手段和当前解决“三下一上”压煤问题,控制地表沉陷效果最好的矸石膏体充填开采技术,其充填效果评价过去一直采用的是地表岩移观测的方式,但是采用地表岩移观测的方式周期往往较长、费用较高、劳动量大。为此,基于KJ216顶板压力在线监测系统,研制了采空区膏状充填体在线监测系统。对采空区膏状充填体长期受力、变形和水化程度进行长期监测,综合评价充填效果。实践证明该系统现场应用效果良好。     

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。     

综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷技术

针对综合机械化固体充填采煤原位沿空留巷的技术难点,在分析该条件下沿空留巷围岩结构力学模型的基础上,提出了综合机械化固体充填采煤巷旁充填原位沿空留巷的新技术。此项技术有3个关键方面：一是合理组织采煤、充填与留巷在时间与空间上的配合;二是针对原巷道设计合理可靠的支护形式,并保证采空区充填体的密实度;三是沿空留巷巷旁充填体的形式及锚杆、钢带、钢筋梯梁及金属网的组合加固方案设计。现场工业性试验表明,该技术条件下的沿空留巷巷道两帮位移最大46 mm,顶底板移近最大87 mm,采空区充填体与巷旁充填体共同控制了顶板活动,留巷维护效果良好。     

高水充填开采技术

应用充填技术对不同方法下的顶底板移近量和矿山应力进行了观测,工作面无周期来压和明显的矿山压力显现现象。充填开采能够及时支撑顶板,使其上覆岩层形不成垮落带,保护了生态环境。     

基于FLAC~(3D)的沿空留巷巷旁充填体宽度参数研究

余吾煤业瓦斯涌出量大且涌出具有不均衡性,根据余吾煤业复杂地质条件并结合多年开采实践,拟在N2105工作面采用沿空留巷方法治理瓦斯。通过应力分析软件FLAC3D建立沿空留巷立体结构受力特性模型,对沿空留巷巷道顶底板、充填体帮和煤体帮由于受采动影响而造成的屈服应力变形和移动规律进行模拟,研究充填体在强度确定的条件下宽度参数变化时巷道围岩屈服应力和变形的动态发展规律,找出合理参数。结果表明:随着充填体宽度的增加,充填体应力在宽度为1~1.5 m范围内的变化量比在1.5~2 m范围内的变化量要大,顶板下沉量和充填体帮移近量在充填体宽度1~1.5 m范围内的下降幅度要比在1.5~2 m范围内大,确定合理充填体宽度为1.5 m。在N2105工作面现场按照合理参数进行沿空留巷充填体支护,根据周期来压步距建立测站并对沿空留巷巷道顶底板、两帮变形和相对位移进行监测,支护效果达到了可控、安全的围岩稳定性要求。     

工作面覆岩移动变形观测分析

为了准确掌握工作面开采引起覆岩的变形情况,以Z11590工作面采后的覆岩变形为观测的对象,对顶底板移近量、顶底板间应力、覆岩的离层量和超前支撑压力进行观测。分析结果显示,随着工作面的远离,工作面后方的采空区顶板与充填体接触,由于所充填的似膏体起到了支撑作用,顶板下沉速率减缓,下沉量逐渐稳定,最大下沉值为0.376 m;采空区内竖向围岩应力在充填体的承压作用下增长缓慢,竖向应力最大值为8.7 MPa,采空区内充填物承载压应力为原岩应力的75%;顶板中水平离层裂隙的高度也得到了控制,最大高度为15mm;超前支承压力峰值距工作面2.0 m左右,影响范围约为14.4 m左右,最大峰值压力为24.6 MPa,支承压力系数为2.12。     

马兰煤矿切顶卸压护巷技术实践

为了解决煤矿坚硬顶板难垮难落问题带来的冲击地压灾害,以马兰煤矿18301工作面为研究背景,对坚硬顶板带来的问题及其解决措施进行了探究。通过FLAC3D数值模拟对切顶卸压的效果进行分析,对比了切顶卸压前后的巷道两帮移近量和顶板底板移近量。发现在预留煤柱20 m下的切顶后的巷道两帮移近量和顶板底板移近量分别减少了23%和16%,切顶卸压的效果明显,通过对不同的煤柱宽度下效果分析发现,随着煤柱的尺寸增加,巷道的变形量降低,但卸压效果将会降低。通过现场实测对巷道的超前支撑压力进行监测,得到了超前支撑压力的峰值和作用范围,解决了马兰煤矿坚硬顶板带来的问题,并为切顶卸压提供一定的理论依据。