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.     

充填开采控制地表沉陷试验研究与数值分析

以新阳煤矿10203工作面为工程背景,运用相似材料模拟试验,分析了跨落法开采、充填率80%和充填率90%充填开采时地表沉陷规律。运用数值分析的方法,分析了不同等效采高与地表沉陷值、地表下沉系数之间的关系。研究结果表明:充填开采地表沉陷最大值明显小于跨落法开采,充填率分别为80%和90%时,10203工作面地表沉陷最大值分别为112 mm和48 mm;地表下沉系数与等效采高之间满足指数函数关系,基于此建立了充填开采地表沉陷最大值预测模型。     

膏体充填工作面顶板及地表沉陷过程数值模拟

为了掌握膏体充填工作面上覆岩层的移动规律及地表沉陷情况,对比与垮落法的不同,基于充填采矿对未来煤矿开采的重要性,文章以某矿村庄下膏体充填开采研究为背景,采用FLAC软件进行数值模拟.模拟分步开挖、分步充填、膏体强度逐步增强的开采、充填过程,与实际作业过程一致.得出了开采过程中工作面顶板与地表的动态下沉和沉陷控制效果曲线图,并与垮落法对比,总结出充填工作面顶板和地表的沉陷规律.研究结果表明:膏体充填工作面最大下沉系数仅为0.11,膏体充填能有效控制上覆岩层移动,显著降低地表沉陷;充填早期顶板下沉量占最终下沉量的大部分,缩短顶板暴露时间及膏体凝固时间、加强膏体凝固前的顶板支护、提高充填作业质量是控制地表下沉的关键.     

长壁全部充填与条带充填开采沉陷控制效果对比

为了研究不同充填开采方法对地表沉陷的控制作用,采用理论分析和数值模拟方法对比了长壁全部充填和条带充填开采的地表沉陷规律,并对二者差异及原因进行了分析,研究结果表明:在充填率相同的条件下,采用长壁条带充填开采能够形成若干个间隔支撑顶板的"条带充填体",限制顶板和覆岩的下沉量,保证覆岩关键层结构不破坏,使得地表沉陷可控;而采用长壁全部充填开采,充填体被平均分配到整个采空区,导致空顶高度增加、顶板和覆岩的下沉量变大,造成覆岩关键层结构发生破坏、地表下沉加剧,因而沉陷控制效果较条带充填明显变差;在控制相同的地表沉陷效果时,长壁条带充填的充填率较长壁全部充填明显降低;说明一定充填率条件下长壁条带充填开采对地表沉陷的控制效果比长壁全部充填开采更好。     

膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动规律研究

为分析膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动破坏规律,确定充填开采控制地表沉陷的充填率阈值,基于充填膏体作用机理,并结合现场地质条件,采用相似材料模拟和理论分析,研究了采用充填法和垮落法开采孤岛煤柱分别引起来的覆岩移动规律,根据地表变形规律分析了充填开采控制地表沉陷的充填率阈值,并通过现场实测进行了地表下沉分析。     

特厚煤层充填开采对地表村庄的影响研究

随着煤炭资源的不断开发,"三下"(建筑物下、水体下、道路下)压煤问题越来越突出,充填采煤法成为"三下"压煤开采的有效方法。基于公格营子矿特厚煤层似膏体充填开采实践,通过充填开采地表沉陷实际观测和地表移动变形的预计分析,结合地表建筑的受损等级标准,就充填开采对地表村庄的影响进行了研究。结果表明,似膏体巷式充填开采控制地表下沉的效果良好,地表沉陷下沉系数为3.5%。特厚煤层全部充填开采后,村庄范围地表移动变形不明显,将不会影响村庄范围内的建筑物正常使用。     

煤矿膏体充填开采与地表沉陷规律的模拟研究

为了研究膏体填充条件下开采时顶板岩层运移以及地表破坏与填充率的关系,本文以大柳塔煤矿5105工作面为实际工程背景,运用FLAC数值模拟软件对不同充填率下,地表下沉、水平位移、倾斜滑移以及承压应力进行了模拟研究,得到了充填率与三者的关系曲线图。结果表明:膏体充填开采过程中,顶板岩层稳定,破坏程度小,不出现垮落带,仅存在弯曲下沉带和裂隙带;为控制地表变形沉陷,须保证充填率超过93%,此时极限下沉量为200 mm。充填率的提高对控制地表变形具有显著效果,分层开采向大采高一次采全高转变可作为一种控制充填率的有效技术措施。     

条带开采矸石充填控制变形的数值模拟研究

针对煤矸石地表堆积对人类生存环境带来的威胁与危害,依据绿色开采中条带充填控制开采沉陷的思路,采用大型数值模拟软件FLAC,研究了条带开采矸石井下充填控制变形作用,对比分析了有充填和无充填条件下的煤柱垂直位移、水平位移以及地表下沉量,得出了一系列有价值的结论。结果表明,实施条带充填开采可减小煤柱变形,有效控制上覆岩层变形和地表下沉。     

膏体充填综采工作面地表沉陷规律研究

为了对膏体充填综采地表沉陷进行准确预计和有效保护地表建(构)筑物,采用理论分析、室内试验、工程实测和数值模拟相结合的方法,对膏体充填综采工作面地表沉陷规律及参数预测进行了研究。结果表明:充填体抗压强度1~3 d初期增加较快,7 d后充填体抗压强度趋于稳定,充填体最终抗压强度略低于煤体的抗压强度;在开采影响边界处地表有上升的现象,主要影响角正切值较小,影响范围较大;以大明煤矿(立井)膏体充填综采工作面为实例,基于概率积分法预计该矿岩移参数,其地表下沉系数为垮落法开采下沉影响系数的0.19~0.22倍;应对预计模型进行适当改进,以提高预计的准确性。     

超高水材料跳采充填采煤法地表沉陷规律

为了研究超高水材料跳采充填采煤法地表变形规律及地表沉陷控制效果,以某矿区地表沉降观测数据为基础,研究了充填开采各阶段的地表变形规律;采用关键层理论,并结合FLAC 3D数值模拟实验,研究了跳采过程中的关键层破断及地表沉降之间的时空关系,分析了影响地表沉陷的主要因素,评价了地表沉陷控制效果。研究表明,采用该方法在平均埋深340 m,采厚为4 m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1 174 mm,下沉系数为0.29,减沉率约为62.8%,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小。分析可知,充填可大大减小地表下沉量,跳采可控制下沉盆地的形态,有效的保护了地表重要的建（构）筑物。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

膏体充填回收孤岛煤柱围岩控制技术研究

随着煤矿的长期开采,各种孤岛煤柱的安全、高采出率回收成为矿井亟待解决的难题。针对朱村矿东一下山保护煤柱回收难题,采用膏体充填法进行回采。分别从工作面液压支架与围岩的相互作用关系及支护强度要求、充填期间“充填体—上覆岩层”支撑结构体系的稳定性和充填体强度要求以及充填率对地表开采沉陷的影响3方面进行了分析研究。通过采用膏体充填开采,工作面巷道围岩稳定,上覆岩层无明显裂隙离层发育,表现为随工作面开采整体缓慢下沉状态;按开采高度2.5 m计算,地表下沉系数为0.137,地表建筑物在Ⅰ级损坏之内。     

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。     

矸石充填工作面关键技术探索与研究

针对现有矸石充填技术无法实现工作面采空区两顺槽的全部充填问题,古城煤矿创新性的探索实践气动力矸石充填联合采煤法,减少地表下沉,实现矸石不出井,减轻矿井提升运输的压力,有效实现了矸石充填工作面关键技术的突破。     

超高水材料阻隔式充填开采技术

超高水材料是一种水体积可达95%～97%,水灰比接近11∶1的采空区充填材料。结合超高水材料的基本性能,针对近水平煤层充填开采的难点,提出了阻隔式充填方法,通过对地表移动变形的观测表明,充填对控制地表下沉产生了决定性作用。该充填方式成功实施说明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料阻隔式填开采技术是一种适合于近水平煤层的充填方法。     

综采机械化矸石充填开采技术研究与应用

矸石充填开采是有效解放"三下"压煤的主要技术途径之一,其既可有效保护地表建(构)筑物,又能提高资源回收率,延长矿井服务年限,同时解决矿井排矸问题.为实现大采深厚煤层综采机械化矸石高效密实充填,文中以邢东矿综采机械化矸石充填开采工作面为例,结合对矸石充填体的力学试验,提出提高充填开采减沉效果的关键技术.通过优化矸石粒径级...     

沿空留巷技术在伯方煤矿中的应用研究

为实现伯方煤矿无煤柱开采,采用巷道充填系统,采用膜袋加固、"超前单体+铰接顶梁"、顶板锚索补强等加强支护,抵制采空区侧向支承压力影响,控制留巷的变形。根据留巷效果分析:回采期间,巷道的顶板最大下沉量为200mm,留巷顶板变形处在可控范围内。     

骨架式膏体充填采空区试验研究

结合观台矿的钻孔资料,对村庄下压煤进行了研究.采用相似材料模拟试验,对普通膏体充填与骨架式膏体充填的减沉效果进行对比,得出骨架式充填的减沉效果好于普通膏体充填.又通过计算机数值模拟,对全部垮落法、普通膏体充填和骨架式膏体充填处理采空区后引起的地表变形进行预测,得出对采空区进行充填能大幅度减少地表沉陷,采用骨架式膏体充填可以实现村庄下压煤开采后不破坏地表建筑物的目的.     

大采高大断面回采巷道区段煤柱宽度的优化研究

针对王庄煤矿大采高工作面两巷掘进支护和回采期煤体破碎严重、围岩变形量大、巷道维护困难的情况,综合采用数值模拟和工程实践分析的方法,结合6110工作面地质条件,系统地分析了不同宽度区段煤柱下巷道围岩的应力演化及变形规律,得出了区段煤柱合理宽度为6 m。在此基础上提出了"高强度预应力锚杆配合金属菱形网和双筋梯子梁基本支护、小孔径预应力锚索补强支护、单体液压支柱配合金属铰接顶梁加强支护"的巷道围岩控制技术。实践表明,试验巷道断面完全可以满足回采期间的通风行人要求,巷道维护状况良好,经济社会效益显著。     

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。