条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究

阐述了条带开采垮落区注浆充填技术的总体思路和基本原理,结合工业试验方案,应用PFC颗粒流程序进行了数值模拟试验,模拟了条带煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实及上覆岩层下沉的整个动态发展过程;通过数值试验,揭示了条带垮落区充填体、煤柱与围岩三者之间相互作用的减沉力学机理,重点分析了垮落区充填体的承载作用、传载作用和对煤柱的侧限作用.研究结果表明,在此工业试验区域内,与条带开采相比,当充填量为19.5万m³时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形,提高煤柱稳定性,又可多采出煤炭24万m³.     

高水材料充填置换开采承压水上条带煤柱的理论研究

针对山东埠村煤矿911采区开采条件,提出了利用高水材料充填方法对承压含水层上已经开采的条带煤柱进行二次置换开采的技术思路。从充填体稳定性以及置换充填开采对底板破坏的影响等方面分析了其技术可行性,确定了采区高水材料充填置换开采承压水上条带煤柱的合理方案,即首先对条带老采空区（平均采宽15 m）进行充填,待其充填体强度达2.2 MPa后对条带煤柱（平均留宽20 m）进行回收,回收过程中每间隔一个条带煤柱进行一次充填,该方案共需要充填体体积占采区采出煤层体积的65.6%。     

条带煤柱充填开采围岩充填体相互作用分析

采用相似材料模拟方法,以岱庄煤矿膏体充填开采为背景,研究了条带煤柱膏体充填开采煤柱、充填体和围岩之间存在相互作用的空间关系,并与垮落法开采作对比分析,研究结果表明:充填开采上覆岩石离层不明显,岩梁曲率变形小;充填体对煤柱提供侧向约束力,降低了煤柱所受的最大垂直应力;充填体参与支撑顶板时,形成"煤柱-充填体-煤壁"共同支护顶板的结构,该结构可以有效地控制开采沉陷。模拟研究结果与现场实测基本相吻合。     

深部开采充填体与煤柱协同承载效应研究

深井充填工作面矿压显现强度与地表沉陷变形控制效果受充填体强度、充填率、煤柱宽度及充填体与煤柱承载匹配等因素影响,合理的充填体与煤柱协同承载是实现深部煤炭资源绿色开采的关键。为揭示深井充填工作面充填体-煤柱协同承载效应,结合义能煤矿地质生产条件,构建充填体-煤柱承载结构力学模型,探究充填体与围岩相互作用特征、充填体与煤柱协同承载作用过程。采用PFC软件模拟计算"充填体-煤柱"在不同充填率、充填强度条件下的承载特点,揭示超高水充填工作面充填体-煤柱应力分布及覆岩裂隙发育规律。研究结果表明:当超高水充填料充填率超过90%、水灰比低于95%时,煤柱应力集中程度较低,能够保持较好稳定性,顶板破断仅发展至基本顶,充填体-煤柱协同承载有效降低了工作面矿压显现强度与覆岩运移范围,为实现深部煤层绿色开采提供了科学依据。     

条带开采工作面煤柱合理宽度的确定

为了充分地回采"三下"煤炭资源,提高煤炭的采出率,同时又能最大限度地减少地下开采对地表沉陷的影响,对"三下"条带开采方法进行分析。采用FLAC3D数值模拟与理论计算相结合的方法,系统研究了在采宽为20 m,留设煤柱宽度分别取10、20、30、40 m时,围岩垂直应力分布和地表沉陷规律。研究结论表明,留设煤柱宽度为采宽的1.5倍左右时,地表最大下沉量为0.042 m,"三下"开采煤炭采出率达到了40%。     

缓倾斜中厚矿体分层开采与围岩控制研究

挑水河磷矿缓倾斜中厚矿体开采时,围岩的应力状况严重影响采场顶底板的稳定性。采用条带式分 层充填采矿法,通过对充填体的破坏机理进行研究,分析不同充填条带宽度、留空区条带宽度及不同充填灰砂比下 采场顶底板、充填条带的应力变形,确定充填开采可降低采场围岩塑性区比例,优化开采参数,提高采场围岩的稳 定性;通过计算受支护强度影响下的采场围岩应力分布,确定软弱结构面滑动的极限条件,对滑移区域的位置和范 围进行预测,通过加强支护以提高围岩软弱结构面的稳定性。     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

置换条带开采中充填体强度分析

为了进一步提高煤炭资源的采出率、实现安全开采,通过对原建筑物下以及水体上留设条带煤柱的水文地质条件分析,提出了利用高水材料充填置换煤柱进行二次复采的技术思路;并基于工程力学对充填体强度及其安全性进行了分析研究。结果表明,采用全采全充方式、充填体材料强度大于2 MPa、复采的工作面宽度20 m、充填体与小煤柱的宽度为25 m的情况下,可以实现建筑物下与承压水上安全开采。     

基于FLAC3D的条带开采煤柱稳定性分析

为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明:随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形—平台形—拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

基于FLAC^3D的条带开采煤柱稳定性分析

摘要为研究不同采出率开采条件下条带开采煤柱的稳定性及对地表的影响,采用了FLAC^3D和Tecplot数值模拟软件,对不同采留宽条带煤柱的竖直应力分布和地表最大下沉值进行研究。结果表明：随着采出率的增加,煤柱单位面积所支撑的压力成线性增大;在煤柱的边缘形成应力的集中区,其应力等值线的形状呈马鞍形-平台形-拱形的变化,平台形可以看成煤柱从稳定向失稳过度的标志和临界点;根据模拟计算结果,建立了地表最大下沉值与条带开采回采率之间的关系式及最大竖直应力与采出率之间的关系式,为今后相关计算提供了科学依据。     

建筑物下浅埋厚煤层长壁矸石充填开采试验

针对阳泉东坪煤矿建筑物下压煤多、埋藏较浅的特点,基于综合机械化长壁矸石充填工艺技术,提出了间歇分层长壁矸石充填开采采出建筑物下压煤的技术途径。在分析长壁矸石充填开采沉陷控制机理的基础上,利用等价采高的概念设计了试验区分层开采厚度分别为3.1和3.0 m,并对方案进行了地表沉陷预计。结果表明,第1分层开采后地表的移动变形值均在设防标准之内;第1分层开采稳定后,对建筑物进行简单的维修和加固,可进行下一分层开采,地表移动变形仍在设防标准之内,为该矿井最大限度地解决建筑物下压煤问题提供了一种安全、经济的合理开采方法。     

华恒矿业公司泵送矸石充填技术

 阐述了矸石充填的意义、必要性及研究现状,介绍了我国目前具有代表性的矸石充填工艺。以华恒矿业公司41302东煤柱工作面泵送矸石充填为例,介绍了泵送矸石似膏体充填技术工艺及流程,并对充填效果及效益作了分析。指出了我国井下充填采煤法尚存在的问题。泵送矸石充填已经成为目前煤炭工业井下充填采煤法的最佳途径之一,具有极好的推广应用前景。     

综采工作面后部回填绿色开采技术应用研究

为解决煤矿开采带来的矸石堆积问题,以平煤十二矿己₁₅-31010采面为背景,研究出后部回填绿色开采技术,通过矸石运输系统将井下回采矸石运至洗选硐室,通过井下洗选系统（洗选设备、破碎设备）、井下运输系统运至工作面,再通过回填输送机回填到工作面采空区内,从而达到解决矸石污染的目的。通过该技术可以实现煤矸石采空区回填机械化和规模化,促使回填开采效率和效果的显著提高。该技术的成功实施能够为保护层开采效益扩展提供更多途径,大大减少了顶板事故和瓦斯超限事故的发生,可以推广应用到国内其他煤炭生产企业,给后部回填绿色开采提供一个新的、可行的技术方案。     

充填开采设备综合配套分析与实践

在分析我国充填开采发展现状,并介绍充填法开采技术的发展历程、研究应用情况、充填开采方式的基础上,结合开滦实施的充填开采分析了开采设备综合配套,说明了支架与充填输送机配套工作过程。该配套设备不仅完全满足矸石充填采煤工艺系统对其性能要求,而且充填效率高、性能稳定,解决了矸石充填配套设备影响充填速度的问题,可实现矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的充分利用。     

我国煤矿综采技术应用现状与发展

简述了我国煤炭综采技术发展历程,在介绍当前我国有代表性的液压支架、采煤机、输送机等先进现代化综采设备的基础上,总结了我国在薄煤层、中厚煤层、充填开采以及复杂地质条件下的综采工艺和应用情况,分别从大采高一次采全高、分层开采和综放开采的角度分析了厚煤层综采技术,最后比较了我国综采技术与采煤发达国家的差距。     

膏体充填条带开采技术

为了解决煤矿采空区全部充填开采成本相对偏高的问题,同时有效地控制煤矿开采地表沉陷和保证承压水上采煤的安全性,提出了煤矿膏体充填的条带开采技术,该技术以煤层顶板(关键层)、受承压水影响的底板极限垮落步距和条带煤柱留设的理论为原则,设计了膏体条带充填的充填宽度和留设宽度,并对影响条带充填体稳定的充填体尺寸、物料的配比、充填体空间的围岩岩性、地质构造和充填体侧向应力等因素进行分析。理论分析证明该技术构成的"煤层底板—充填条带—上覆岩层—主关键层"的结构体系能够有效控制地表下沉和减少底板破坏深度,达到承压水上建(构)筑下安全采煤的需求并最大程度地减少充填开采成本。     

似膏体管道自流充填技术在孙村煤矿的应用

介绍了孙村煤矿综采工作面的似膏体管道自流充填技术,论述了其充填步距、充填工艺机理流程、充填措施及充填效果,实现了充填开采降低地面污染、减少地表下沉、提高资源回收率、延长矿井服务年限的目的,该技术意义重大,具有推广应用价值。     

小窑破坏区充填复采工艺研究

 摘要：针对许多矿区存在的小窑破坏区对煤炭资源开采的严重影响,结合井工二矿特厚煤层综放工作面过小窑采空区具体条件,提出采用瑞米充填材料注浆充填小窑破坏区,这可使具有流动性的浆液自行流入松散煤堆和冒落矸石中,凝固后的充填体能有效的与煤堆和冒矸胶结,具有一定的完整性。建立力学模型,理论分析计算充填形成的再生顶板的厚度下限,计算结果的可行性在工程实践得到验证。结果表明,注浆充填复采技术是处理小窑破坏区的一种先进方法,能最大限度回收小窑破坏区遗留的煤炭资源,是符合绿色开采方向的成果。     

基于似膏体充填的建筑物下采煤新模式

概要地介绍了似膏体充填技术的形成；结合煤矿的实际情况，提出了建筑物下似膏体充填开采新模式；分析了这种新的建筑物下采煤系统的特点，重点介绍了全砂土材料及充填系统的几个重要组成部分：充填制备站系统、充填料浆管输系统、综采工作面充填系统、充填工艺流程。     

厚煤层小煤矿采空区充填综放复采关键技术

为了使综放工作面遇小煤矿采空区不搬家倒面,提高煤炭采出率,对工作面前方小煤矿采空区实施有限充填加固,使综放工作面能直接回采通过该采空区,为此,提出了人工项板承载关键层理论,并设计计算出其厚度不小于5m;试验选用了抗压强度为5．59-7．43MPa发泡水泥和抗压强度1．93-3．95MPa的瑞米充填材料作为人工顶板材料,其力学性能可满足要求;采用分层注浆充填方法,使充填材料与实体煤得以充分胶结,形成整体。试验结果表明：采用该技术,回采工作面用25d复采完126in长的小煤矿采空区,多采出煤炭近100万t,成功地实现了工作面在厚煤层小煤矿采空区直接推过的安全高效复采。