综合机械化固体充填采煤一体化技术

为推广应用综合机械化固体充填采煤一体化技术,解放＂三下＂压煤,提高矿井采出率,实现矿山的绿色开采,在简要综述充填采煤历程和发展现代化充填采煤技术的目标、要求和难点的基础上,系统阐述了综合机械化固体充填采煤一体化技术的系统布置、关键装备,并介绍了该技术在密集建筑群下、邻近松散含水层区域和大型河堤下进行大规模充填开采煤炭的工程实例。应用结果表明：综合机械化固体充填一体化采煤技术可实现＂三下＂压煤的安全高效开采,具有广阔的应用前景。     

固体充填工艺在综采工作面的应用

综合机械化固体充填作为一种行之有效的绿色开采工艺,是解放"三下"压煤,促进煤炭产业持续发展的有效方法。针对综合机械化固体充填工艺,对其开采原理、工艺系统、关键设备进行了分析阐述,并结合工程实践,对应用效果进行分析论述。实践表明综合机械化固体充填工艺能够对由回采导致的地表沉降进行有效控制,提高煤炭采出率,有利于提高矿井经济效益与环境保护。     

钱家营矿充填开采可行性分析及设计

通过对钱家营矿资源赋存现状的分析,采用固体充填开采技术解决"三下"压煤问题,充填开采时先建设矸石不升井系统、后建设地面矸石充填系统,优化了矿井生产系统,减少了固体废弃物排放,降低了固体废弃物排放费用,提高了煤炭采出率,获得了较好的经济效益和社会效益。     

煤矿充填体作用数值模拟研究及其机理分析

为了在建筑物下、水体下和铁路下采煤技术中应用条带开采技术和绿色充填开采技术,采用数值模拟方法,模拟研究了在条带开采后充填与否条件下不同采出率开采方案的煤柱、充填体的受力及变形状态,定量计算了不同采出率开采方案的地表沉陷量;较系统研究了充填体在采动围岩系统中的作用机理。结果表明,通过煤柱和充填体的垂直应力支撑、充填体的侧限作用,充填体能有效改善煤柱和围岩系统的应力条件,而煤柱和充填体的垂直应力与充填体水平应力随着采出率和留宽而变化趋势具有规律性,充填条带开采法是将来"三下"压煤绿色开采的有效途径。     

膏体充填开采技术与沉陷预测研究

为解决峰峰集团新三矿建筑物下压煤量大的现状,利用膏体充填技术进行开采.本文以矿区两个工作面为例,运用概率积分法原理,分别对全部跨落法和膏体充填开采地表移动变形情况进行预计,通过预计结果比较得出:建筑物下膏体充填技术在提高煤炭采出率的同时,能够减小地表移动变形,减少地表破坏范围.膏体充填开采是煤炭绿色开采技术的重要组成部分,开展该技术的应用研究,是缓解我国煤炭资源紧张形势、实现矿山可持续发展的有效途径.     

天裕煤矿连采连充开采技术的应用

为高效开采"三下"压煤,结合天裕煤矿的工程地质条件,通过充采工作面的合理布置,采用采充并行的开采模式,利用膏体充填材料进行空区充填,在110901工作面成功采出煤炭14.6万t,实现经济效益2190万元,且达到了控制地表下沉的目的。     

矸石充填采煤中的矿压显现规律分析

井下矸石直接用于充填置换“三下”压煤，是绿色开采体系中的重要内容之一．本文简单介绍了综采矸石充填采煤和普采矸石充填采煤方法；在大量矸石碎胀与压实特性试验基础上提出了矸石充填开采等价采高的概念，因而可以用传统矿压理论和地表沉陷预计的方法分析矸石充填开采中的采场矿压和地表沉陷的极限量；通过理论分析和现场实测等得到，矸石充填开采与同类地质条件下非充填开采相比，可显著降低采场矿压与地表沉陷显现的剧烈程度及绝对值，能开采用传统采煤方法无法采出的“三下”压煤．     

采动覆岩离层区注浆控制地面沉陷技术研究及应用

煤炭开采所造成地表沉陷对人类的生存环境产生了一系列的消极影响,直接关系到矿区经济、社会和生态环境的可持续发展。我国生产矿井"三下"压煤约140亿t,传统的"三下"开采技术存在初期投资大、充填成本高、采充作业相互干扰、工效低等问题,如何合理解决"三下"压煤开采问题一直是困扰煤矿企业的重要课题之一。夏店煤矿为解放矿井压煤资源,消除煤炭开采对建筑物、村庄的影响,提出采动覆岩离层区注浆充填新技术,并在3117工作面进行应用,成功释放压煤37.5万t,取得了巨大的经济和社会效益,为煤炭企业"三下"压煤的安全高效开采和矿山环境可持续发展指出一条新路,具有良好的推广应用前景。     

浅谈膏体充填开采技术

针对煤炭资源开采过程中存在的大量“三下”压煤问题以及煤炭采出后给人类环境造成的巨大损害,本文提出了采用膏体充填技术,并对充填工世流程以及采空区充填步骤做出了相关的介绍。结合了山西某矿实例,对其经济效益进行分析对比,体现了膏体充填技术的优越性。     

麻黄梁矿充填开采对地表环境的影响规律研究

为了保证“三下”压煤的安全、高效开采,降低“三下”开采对地表设施和生态环境的影响,以麻黄梁矿为背景,基于UDEC数值模拟与实际观测对建筑物下条带充填开采的可行性进行了分析,并对地表建筑物和地表生态环境的影响作用进行了分析。结果表明：目前采用的“采8留24”条带充填开采技术可以满足矿山安全高效的生产;充填开采对麻黄梁矿区地表建筑物以及工业场地的影响较小,下沉量约10 cm,与实际监测结果相近,保障了开采安全。研究成果将对提高煤炭资源采出率,延长矿井服务年限,促进矿区的可持续发展具有重要的指导作用。     

固体充填采煤设备在小马矿的应用及效果分析

小马村矿为一破产矿井,为延长服务年限,拟开采-5煤层东区。由于地面为建筑物,为保护地面建筑物不受损坏,采用固体充填采煤法处理采空区,能够开采出剩下的煤层。固体充填采煤法是采矿发展的必然趋势,可以提高矿物回采率,减少对地面土地的贫化率,充分利用资源,有效控制地压、房屋和地表塌陷和可在"三下"开采等优点,使矿区环境得到改善,工效提高,实现绿色开采。     

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。     

建筑物下煤矸石充填开采技术及实践

煤炭是支撑我国能源生产的基础资源,煤炭的持续、大规模开采造成了许多问题,如矿区生态破坏、建筑物沉降。因此,建筑物下回填控制地层和地表下沉的技术非常重要。目前,煤层颗粒物质、胶结材料和高含水率材料主要用于回填。总结了煤矿使用的回填材料CGFB的类型以及回填过程,提出了矸石充填开采技术的指导原则。实验结果表明随着工作面倾斜长度的增加,沉陷区和待回填区的面积增加。根据模拟结果,提出了煤矸石运动时间的优化方案,并对矸石回填采矿法进行了优化设计,确定了工作面倾斜长度,并缩短工作面以获得较高的充填率,保障了建筑物的安全性。     

井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施煤矸井下分离的现实需求与意义,并着重综述了煤矸选择性破坏法、重介质选煤法、动筛跳汰法等常用井下煤矸分离方法的技术原理、系统及关键装备,提出了井下煤矸分离与固体充填采煤系统设计的基本原理。结合唐山煤矿存在"三下"压煤开采、矿区环境保护以及煤矸井下分离的工程案例,介绍了该矿"采煤→煤矸分离→矸石充填→采煤"闭合循环的采分充采一体化开采技术的基本原理、分离与充填系统设计及实际工程应用效果。研究表明:井下煤矸分离与矸石充填技术的有机结合可实现矸石减排、井下洗选以及地表沉陷控制,是实现绿色开采的重要途径。     

突出矿井深部巷道沿空留巷技术研究与应用

通过对高水充填材料的力学特性及沿空留巷矿压显现规律的研究与分析,并针对车集煤矿煤与瓦斯突出矿井大埋深特殊条件,选择高水材料巷旁充填工艺进行沿空留巷。从沿空留巷围岩稳定性控制入手,构建"充填体+锚杆、锚索"复合支护系统。在实践应用过程中,通过对巷道、充填体等矿压显现情况进行观测、分析,优化了沿空留巷支护参数与工艺,确保了突出矿井大埋深条件下沿空留巷成功,提高了采区煤炭资源采出率,保证了矿井采掘抽接替,为类似条件下沿空留巷提供了理论与实践参考。     

分段水力压裂技术提高煤层块煤率的试验研究

为了解决陕北侏罗纪厚硬煤层综采能耗大、块煤率低的问题,采用水力压裂造缝技术提高煤层开采的块煤率、降低煤尘。以陕北某国有煤矿为例,在矿区回采工作面进行水力压裂试验及分析,并对试验段和非试验段的块煤率、煤层截割比能耗、含水率和工作面粉尘浓度进行现场统计,得出:水力压裂技术在煤层中的起裂压力、时间及扩散半径等参数。通过回采试验区和非试验区的对比,得出采用水力致裂煤层后,采煤块煤率、工作面粉尘浓度具体的改善程度。研究表明,对煤层进行超前水压预裂,具有清洁高效、提高块煤率及降低煤尘等优点,采用分段水力压裂技术可大幅度提高单孔的造缝率,具有很好的推广价值。     

综合机械化充填采煤

为了消除煤矿矸石山以及减轻对周边环境的影响,结合安全开采建筑物下大量压煤,进行了3种类型充填采煤试验。通过对不同充填介质材料实验研究,基本掌握了合理的充填材料配比,各种充填材料的压实度、流变性及风化性等力学特性;研发出采充一体液压支架充填与挤捣实装置和采充隔离密封机构等具有自主知识产权的核心技术;解决了固体输送系统中的大垂深大投量防堵、防冲击缓冲泄压等难题,研制了充填料配比、实时来料质量动态调整计算机智能控制系统;优化了充填工艺与系统成套装备等充填技术参数。     

村庄下压煤短壁间隔充填开采技术研究与应用

为了解决村庄压煤遏制矿井可持续发展的问题，以刘东煤矿10#煤层压煤开采为研究背景，提出四种开采方案，运用经济学原理确定了采用短壁间隔充填开采方式回采刘东煤矿510采区村庄压煤区域。然后，结合关键层理论及结构力学特征确定了条带充填宽度和充填体强度，采用FLAC3D数值模拟软件确定了充填开采回采工艺。最后，应用室内物理模拟方法验证确定了充填开采工艺参数及回采工艺的准确性。通过上述分析结果可知应用短壁间隔充填开采技术可成功回采村庄压煤采区，对相似条件下的村庄压煤开采具有重要的参考意义。     

七五煤矿矸石充填开采可行性分析

针对七五煤矿村庄压煤问题严重、村庄搬迁困难和国家严厉环保政策等难题,对矸石密实充填综采机械化采煤工艺与村庄搬迁后实行综采垮落法管理顶板采煤工艺进行比较,从充填开采工艺、充填开采社会经济效益等方面进行可行性分析。矸石密实充填综合机械化采煤工艺技术成熟,经济性良好,为村庄压煤问题提供了解决方案。     

无煤柱沿空掘巷技术在永夏矿区的应用

针对永夏矿区城郊煤矿十四辅助采区轨道巷完全沿空掘进围岩控制问题,分析了无煤柱沿空掘巷在资源采出率、围岩应力环境、施工效率等方面的优越性。通过建立完全沿空掘巷围岩力学模型,较为详细的分析了中厚煤层无煤柱沿空掘巷围岩应力分布规律、上覆岩层的赋存状态,总结了完全沿空掘巷围岩的变形特征,并提出无煤柱完全沿空掘巷围岩控制需要解决的关键问题。有针对性地制定了围岩控制方案,顶板采用“锚网梯+锚索补强”、沿空侧帮部通过“留设薄煤皮+打设29U型钢棚柱”、实体煤侧帮部采用“锚网帯+锚索补强”的联合支护技术方案。现场施工后设置矿压观测站,对无煤柱沿空掘巷围岩控制技术实施效果进行了跟踪监测。观测结果显示,巷道施工后顶板离层量及顶帮变形量较留设煤柱施工大幅减少,验证了技术方案的有效性。