综合机械化固体充填采煤矿压控制原理与支架受力分析

综合机械化固体(废弃物)充填采煤技术能用于低成本、安全、高效回收"三下"压煤和煤柱资源,具有提高煤炭资源回收率,循环利用矿区固体废弃物,保护矿区土地、水资源和环境等优点.在简述固体充填采煤方法及其岩层控制效果的基础上,重点比较了该方法与一般长壁综采在采场矿压控制原理和支架设计理念等方面的显著差异;进一步完善了用于分析岩层移动和地表沉陷等规律的固体充填采煤的等价采高矿压模型;基于提出的固体充填采煤液压支架设计理念,给出了用于分析支架主动加载对顶板变形移动控制的采场矿山压力力学模型,根据半无限平面上作用集中力的经典弹性力学Flamant解,推导得到了计算支架主动力作用引起的采场顶板变形位移曲线的解析解,对完善固体充填采煤基础理论起到了一定的推进作用.     

充填采煤理论与技术的新进展及展望

充填采煤是绿色开采的核心,在综合阐述煤矿充填采煤技术发展历史的基础上,介绍了近年来我国综合机械化充填采煤理论及技术取得的重大突破,包括:长壁工作面采充一体化原理、综合机械化固体充填采煤技术、密实充填有效控制岩层运动的目标、充填采煤岩层移动预计的等价采高理论、密实充填采煤岩层移动的解析计算公式和充填采煤岩层移动与地表沉陷实测比较等.指出了研发新型低成本充填材料、提升充填采煤装备自动化水平、建立充填采煤基础理论与相关评价体系、协同充填采煤与地下水环境保护是煤矿充填采煤技术发展的必然趋势.     

固体充填体压实特征下岩层移动规律研究

基于充填材料压实特性试验,结合具体工程实例,推导出充填体弹性模量与垂直应变之间的关系,利用FLAC3D软件内置FISH语言,编制相应的充填体非线性压实程序,准确地模拟矸石充填采空区后上覆岩层移动规律.研究结果表明:充填采煤工作面顶板下沉量随着工作面的推进而逐渐增大,整体以缓慢弯曲下沉为主,没有出现激增的现象;超前支撑应力分布与垮落法开采相似,其超前支承应力峰值及影响范围均要比垮落法开采低;矸石充填体内部应力呈现"拱形"分布,随着工作面的推进,矸石充填体内部应力逐步升高,增幅逐渐减小.现场实测数据与数值模拟结果基本吻合,验证了研究成果的科学性.     

红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

沿空留巷充填体的流变特性分析

将充填体视为黏弹塑性介质,利用最小势能原理,在分析充填体与顶板的相互关系以及充填体受力状况后,建立了考虑顶板刚度及充填体软化与流变特性的分析模型.结果表明:不考虑失稳的时间效应,充填体失稳发生的必要条件取决于充填体内部特性,即几何尺寸、材料性质等;充填体发生流变后其稳定时间随黏滞系数增大而增大,随弹性模量和塑性区宽度的增加而减少.工程中充填材料配比m水泥:m碎煤:m水=1: 2.34:0.81,实测最大栽荷7.6 MPa,充填体稳定期为8个月,与理论预计值基本吻合.     

煤矿综合机械化的采煤工艺研究探讨

随着社会经济的发展,增加了能源需求量.煤矿是我国能源供给中最重要的组成部分,在我国经济发展中占重要地位.但是从煤矿企业当前的生产情况来看,很多企业依然利用传统工艺和施工方法操作,工作效率较低下,产生很多资源浪费问题.本文主要对煤矿综合机械化的采煤工艺进行研究,并结合煤矿企业实际情况,提出了一些措施,希望可以促进煤矿企业的持续发展.     

密实充填采煤的岩层移动理论研究

综合机械化固体充填采煤技术能实现密实充填,其岩层移动和地表沉陷规律与垮落式采煤显著不同.在较系统分析充填采煤岩层移动的等价采高理论基础上,建立了密实充填采煤岩层移动的结构力学模型,并进行了连续介质力学分析,给出了相应的岩层移动和地表沉陷计算公式.通过实例分析,提出了在密实充填后,如还采用概率积分法预计地表沉陷,则应对传统的地表下沉预计参数加以修正.可为密实充填采煤覆岩移动和地表沉陷分析提供相关思路以及理论和方法.     

胶结碎石充填体强度影响因素的研究

为了提高胶结充填体的强度,降低水泥耗量,考察加入碎石对胶结充填体强度性质的影响,文中进行了34组包括不同水灰比、不同龄期、不同掺入碎石量和不同级配的胶结碎石充填体单轴压缩试验,根据试验结果,讨论了上述因素对强度的影响效应并借助于拟合分析导出了描述这些影响效应的关系式。     

废旧轮胎片体-风化料混合物压实特性的试验研究

为了推进废旧轮胎在土木工程中的应用,选择废旧轮胎片体(tire derived aggregates, TDA)与分布广且价格低的风化料混合形成混合料,并用TDA在混合料中以0~60%的掺量,通过大尺寸击实设备开展重型击实试验,研究废旧轮胎片体-风化料混合物的压实特性。试验结果表明,混合料的击实曲线与纯风化料的击实曲线有明显差异,增加废旧轮胎片体的掺量能够有效减小混合料的最大干密度,能减小混合料的最优含水率,废旧轮胎片体-风化料混合物是一种性能优良的轻质填料。根据室内试验结果,TDA掺量为20%时,混合料的最大干密度和最优含水率分别为1.865 g/cm³和6.25%;TDA掺量为40%时,混合料的最大干密度和最优含水率分别为1.600 g/cm³和4.90%,给出了不同掺量混合料击实指标建议值供设计参考。     

Backfilling technology and strata behaviors in fully mechanized coal mining working face

Based on the principle of fully mechanized backfilling and coal mining technology and combined with theXingtai Coal Mine conditions,we mainly optimized the coal mining equipment and adjusted the coal m...     

综采工作面割煤时煤尘污染状况的现场实测研究

在对平沟煤矿综采工作面采煤机割煤时煤尘浓度和分散度现场实测和分析的基础上,得出了综采工作面采煤机割煤时煤尘的污染特征.在一定风速条件下采煤机割煤时,距底板和煤壁较近处煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线出现2个极大值,然后随着煤尘运移距离的增加,煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线趋向于1个稳定值;距顶板和液压支架较近处煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线仅出现1个极大值,然后随着煤尘运移距离的增加,煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线也趋于1个稳定值.     

基于L-R模糊数的综放工作面瓦斯爆燃火灾事故树分析

瓦斯爆燃是矿井火灾的诱发因素之一,由于瓦斯特殊的物理化学性质和赋存条件导致其爆燃形式与煤自燃有许多不同之处.从瓦斯爆燃的三要素入手,结合综放面瓦斯爆燃事故的特点,建立了基于瓦斯爆燃的火灾事故树,在基本事件概率不清楚的情况下,应用模糊数学理论将基本事件概率看作L-R模糊数,对事故树分析得出各个事件的概率值,为矿井防火提供更加科学的参考依据.     

综放工作面矿压显现规律研究

通过对平顶山煤业 (集团 )公司十三矿综放工作面矿山压力及支架的受力特点进行综合分析和研究 ,探讨了该工作面的矿压显现规律 ,对于了解综放工作面的矿压规律、合理确定支架的工作阻力和结构型式有一定的借鉴作用 ,对于加强综放工作面控制、推广应用综放技术有着重要的意义     

Vertical transportation system of solid material for backfilling coal mining technology

For transportation of solid backfill material such as waste and fly ash from the surface to the bottom of the shaft in a fully mechanized backfilling coal backfilling coal mining technology,we develope...     

综采放顶煤与瓦斯突出的耦合关系研究

对煤与瓦斯突出发生的综合作用机理及治理技术进行总结,从宏观上提出治理煤与瓦斯突出的技术手段;分析总结我国综采放顶煤开采的技术成果,讨论了工作面应力分布规律和顶煤变形规律对突出的影响;认为:具突出危险性的厚煤层采用综采放顶煤开采法对消突是有积极作用的.     

综放开采回采巷道喷射砼防火技术研究

根据煤层巷道自然发火的特点 ,研究了喷射砼在易自燃发火煤层综放开采回采巷道防火原理 ,并在现场进行了工业性试验 .实践证明 :喷射砼可以有效地预防巷道自燃火灾 ,这一技术在义马矿区得到了推广应用     

充填采煤液压支架受力分析与运动学仿真研究

根据充填采煤液压支架结构原理及控顶作用,建立了支架顶梁的力学模型,分析得出了顶梁受力情况及3排立柱受力之间的关系;运用Pro/E软件对支架进行三维建模和运动学仿真分析,模拟出主要部件的运动过程,得出各主要部件在工作过程中的运动特征曲线,并对支架参数进行了校核.基于以上分析结果设计制造了ZZC8800/20/38型充填采煤液压支架,支架前、后排立柱受力分别是中立柱支架受力的4.1倍、4.6倍.该支架在平煤十二矿成功应用表明受力分析及设计是科学合理的.     

综放支架部分参数对顶煤回收率的影响

利用以义马煤业集团耿村矿开采(2 3)煤所用的ZFSBa—4400A—18.2/28型低位放顶煤支架为原型而制造出的可变顶梁长度、可变掩护梁角度、可变掩护梁外表面摩擦系数的模型支架,在进行相似模拟实验的基础上,运用方差分析的方法论证了综放支架等参数对综放顶煤回收率的影响;利用曲线回归的方法,得出了以上各参数与综放顶煤回收率的定量关系;在此基础上,结合现场实测,进一步对综放支架参数对综放顶煤回收率影响的机理进行了分析与研究,得出适合义马煤业集团耿村矿(2 3)煤开采的以上各支架参数.