壁式连采连充保水采煤技术及实践

针对极薄阻隔层条件下保水采煤难题,提出一种壁式布置、负压通风和全采充填的连采连充保水采煤技术.该技术将壁式体系采煤法和房式连续快速采煤法相融合,建立了"多支巷布置、采充并行"的开采模式,将充填材料密实充入始终受到保护的采场支巷约束空间内,在能满足保护浅表生态水资源或维持含水层稳定性的同时,高效采出极薄阻隔层条件下的煤炭...     

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。     

近距煤层高效保水开采理论与方法

地下煤炭资源开采极易导致珍贵的浅表水资源流失,从而造成地表植被死亡和生态系统失衡。为保护维系西部矿区生态环境的浅表层水(河流湖泊水和第四系砂层潜水),尤其是为保护地下潜水(生态)水位,基于前期已取得的浅埋单一煤层保水开采理论成果和岩层控制工程经验,提出保(生态)水位和突水防治一体化的近距煤层水资源保护性采煤构想。以"高效保水采煤"为目标,针对近距煤层与极近距浅表水下开采条件,研究解决反复开采扰动区区域覆岩导水裂隙协同控制、极薄阻隔层低损伤控制,以及采掘面涌(突)水灾害监测预警等技术难题。提出长壁保水采煤方法、壁式连采连充保水采煤方法和采掘面突水红外监测辐射预警方法,实现近距煤层安全高效保水采煤,具体包括近距煤层岩层控制、采动覆岩导水裂隙带高度计算、隔水层变形计算和承载煤岩红外辐射响应等理论和特征,以及反复开采扰动区域导水裂隙控制、充填体主动接顶和"采-支-运"快速作业等技术。最终确定了保水开采薄弱区,形成基于水资源保护的浅埋近距煤层工作面优化布置、采煤方法配置与水资源运移监测的高效采煤理论与方法体系。研究成果已在陕北与华北等矿区进行了保水采煤实践,为实现我国煤炭资源的绿色化开采提供支撑。     

连采连充工作面挡墙支架的研制

针对现用的连采连充工作面挡墙结构一致性差、经济性差、自动化程度低的问题,研制了一种新型可移动模块化挡墙支架。基于巷道布置与充填方案,确定挡墙支架的关键尺寸与机械结构,力学校验通过后试制样机,并开展地面模拟试验,新型挡墙性能表现优良。该挡墙方案自动化程度高,支护性能优,经济性更好,是更加可靠的连采连充挡墙方案,有广泛应用的潜力。     

煤矿连采连充工作面采充顺序及采充工艺设计

煤矿连采连充作为近几年发展起来的一种新型充填开采技术,其采充顺序和采充工艺为该技术能否成功的关键。文章对司马煤业1116连采连充工作面进行了设计,其南北两翼各布置一个采充循环,每个采充循环中的12个采充条带分阶段依次进行采充作业。条带的开采采用传统的综合机械化掘进工艺,先开切眼后挖底;而条带的充填要分为首充、二充和分段充等3个阶段,为确保接顶效果,还需要在适当位置吊挂充填管路和排气管路。     

“采充并行”式保水采煤方法

针对目前充填保水采煤方法存在的充填时间和充填空间不足,采煤与充填作业协调困难等问题,提出“采充并行”式充填保水采煤方法。在开采过程中,首先将整个开采块段内的所有采场支巷划分为多个开采阶段,每当开采并充填完一个阶段内的所有采场支巷后,再进行下一阶段采场支巷的开采和充填,直至开采和充填完所有采场支巷,最终实现充填体与煤炭的完全置换。为有效控制覆岩移动,每个采场支巷开采完毕后就立即对其进行充填。为确保正在开采的采场支巷两帮是实体煤或已达到设计强度的充填体,在阶段内对采场支巷进行间隔开采。研究成果应用于王台铺煤矿,在块段内煤炭资源采出率达96.8%的条件下,实现了浅表水资源的保护,地表变形量也小于建筑物Ⅰ级损坏等级指标。该方法采用一采一充一备的“采充并行”式充填开采模式,充分发挥快速连采和充填采煤的优点,可实现保水采煤。     

煤矿连采连充式胶结充填采煤技术与典型工程案例

为了解决煤矿胶结充填开采成本高、充填工艺复杂、采充矛盾突出等问题,研发了可实现采充并行作业的连采连充采煤工艺,研究了不同配比充填材料的流动特性与龄期强度变化规律,提出了适应于不同煤层倾角的充填料浆井下混合与地面混合输送系统,以及相应的工作面密实充填方法,形成了完善的连采连充式胶结充填采煤成套技术。研究了不同充填开采模式影响下,充填采煤过程采场围岩应力动态迁移规律;基于影响充填采场围岩变形的“三量”特征,提出了充填采场覆岩移动“三度”控制原则,即较快的充填速度、合理的采空区充实度与稳定的充填体强度。阐明了煤柱与充填体交替承载控顶机理,揭示了连采连充分步置换煤炭技术原理：煤柱与充填体交替承载控顶可保证稳定的充填空间,分步置换煤柱可保证充填材料具有合理的胶结固化时间,实现采煤和充填互不干扰,工作面可连续的开采和连续的充填,采充最大限度地平行作业,大幅提高胶结充填采煤效率。研究成果应用于内蒙古西部地区4个煤矿-生态园下采煤、复合顶板、处理固体废物、回收遗留大巷保护煤柱,并进行典型工程应用案例分析。现场试验结果表明：连采连充式胶结充填采煤技术在4个煤矿均取得了良好的工程应用效果,可有效控制岩层移...     

梁家煤矿似膏体连采连充技术及工程实践

为解决梁家煤矿三下压煤问题,以2112工作面开采为工程背景,提出了短壁连采连充似膏体充填开采方法,优选了一种以炉渣、粉煤灰为主的似膏体充填材料配比,构建了由充填材料地面制备、井上下输送系统及短壁工作面连采连充一体化的绿色循环开采系统,并进行了地表变形控制效果预计及实测。方案应用结果表明：当粉煤灰质量占比65%、炉渣26%、水泥熟料7%、早强剂1%、减水剂1%和水胶比0.5时,粉煤灰-炉渣似膏体充填材料料浆浓度为66.7%,充填体单轴抗压强度可达到9 MPa,满足工程要求;梁家煤矿采用短壁连采连充开采方法,实测地表最大沉陷200 mm,地表控制在Ⅰ级损坏范围内,实现了不迁村建下安全高效开采。该技术在梁家煤矿的成功运用丰富了充填技术体系,可为其他矿井提供工程技术借鉴。     

长城五矿连采连充自流充填工艺设计

以内蒙古长城五矿的实际生产情况,针对“三下”压煤开采问题,设计了连采连充自流充填工艺,并将其划分为“制浆”“输矸”两部分。制浆站可在计算机控制下实现全自动生产,并采用可视化技术对制浆系统运行状态进行监控。并在采区现场进行组装、调试与运行。最后对充填效果进行分析,证明了连采连充自流充填工艺在长城五矿充填开采作业中是完全可行的,实现了矿井绿色开采,可以有效解决长城五矿“三下”压煤问题。     

连采连充工作面临空巷道围岩稳定机理及控制技术研究

为研究司马煤矿CT1101工作面采用连采连充开采时临空巷道的变形破坏机理,采用FLAC^3D模拟分析了临空巷道在回采期间的全周期应力演化规律,可知采场内围岩应力分布呈波浪型动态迁移,提出以水力压裂切顶卸压为核心的巷道围岩控制技术,现场监测结果显示：巷道围岩应力环境得到有效改善,临空巷道变形量得到有效控制。     

连采连充技术巷道布置及充填条带参数确定

司马煤业为解决地表建筑压覆资源问题,预采用连采连充技术对一采区压覆资源进行充填开采试验。文章设计在一采区布设首个连采连充工作面1116.1116连采连充工作面通过现有开拓大巷向东延伸出的3条准备巷道沟通各个生产系统;工作面由4条巷道组成,采用“W”型巷道布置方式,通过方案比较和理论计算得出了充填开采条带的长度和宽度。     

榆神矿区综采条件下保水采煤效果分析

为了评价综采工作面保水采煤效果,通过对榆神矿区金鸡滩煤矿采煤工作面开采后导水裂缝带发育高度与隔水岩组厚度的比较分析、采空区潜水水位埋深探测等方法,系统分析采煤对萨拉乌苏组潜水的影响。研究认为,金鸡滩煤矿采煤工作面导水裂缝带发育最大高度为109.72 m,潜水水位最大下降幅度1.32 m,保持在合理的生态水位埋深范围,实现了保水开采。     

旺格维利充填采煤条件下覆岩及地表变形特征

综合旺格维利采煤法和短壁式充填采煤法的特点提出了旺格维利充填采煤法。以王台铺煤矿XV23(09)工作面建筑物下开采为工程地质背景,采用实验室物理相似模拟及现场工业性试验的方法研究旺采充填采煤条件下的覆岩和地表变形特征。相似模拟结果表明,地表最大变形量的相似模拟预计值和现场实测数值基本吻合,两者所得各地表变形指标的最大值均小于国家规定的建筑物Ⅰ级损坏等级指标,XV23(09)工作面对应地表建筑物没有损坏。     

金鸡滩井田保水采煤条件分析

萨拉乌苏组是金鸡滩井田最主要的含水层,是维系矿区生态环境的主要水源,2-2煤层顶板基岩厚度较大,而且上部普遍发布由红土隔水层,其开采一般情况下不会引起萨拉乌苏组地下水的渗漏,是有利于保水采煤的区域.     

空场嗣后充填法采充顺序对地表变形影响研究

采空区充填是预防矿山地下开采导致地表变形、开裂以及建(构)筑物损坏的主要途径,但开采和充填过程中覆岩移动依然存在,不同的采充顺序对地表影响也存在差异,因此,研究确定合理的采充顺序十分重要。以某大型铜镍矿地下开采为研究对象,根据矿体、覆岩岩层及地表第四系空间位置关系,结合矿体开采方案,采用数值模拟方法分析了矿山3种不同采充顺序下覆岩移动与地表变形影响情况,结果表明:随着开采深度增加采充顺序带来的地表变形差异性减小,研究的对象距地表291m时矿体不同采充顺序产生的地表变形位移值差异约为6%;采充顺序对覆岩形成"移动拱"的影响最为突出,主要体现在"移动拱"范围和位移大小上,是评判开采顺序影响的重要研究内容。     

铁路下采煤引起地表移动变形的破坏程度分析

通过对铁路专用线下采煤工作面回采后对地表移动变形参数计算,进行地表移动变形的破坏程度分析,并提出减少破坏的解决方案,进行破坏补偿经费预算分析,为铁路专用线下安全开采提供可靠的技术参数。     

不同地貌条件下采煤地表裂缝发育规律

陕北煤炭大规模开采形成大量地表裂缝,直接对生态环境影响显著。以陕北典型地貌条件为研究背景,在选定典型工作面的基础上,开展不同采煤地表裂缝的野外地质调查、统计分析研究,对比不同地貌条件下采煤地表裂缝发育特征。研究结果表明,黄土沟壑区与风沙滩地区采煤地裂缝类型一致,均包括边界裂缝和平行裂缝。其中,平行裂缝风沙滩区有明显的充填弥合现象,黄土沟壑区弥合现象不显著。此外,黄土沟壑区平行裂缝展布不均匀,受黄土沟壑地貌影响显著。黄土沟壑区平均裂隙宽度为0.21 m,而风沙滩区更小,平均裂隙宽度为0.10 m。研究成果能够为陕北不同地貌条件采煤塌陷区治理提供关键参数。     

短壁矸石胶结充填开采技术与应用

针对我国煤矿“三下”压煤量大、村庄搬迁困难,长壁充填开采投资大、地质条件适应性差、采充相互干扰等问题,通过理论分析、室内试验、数值模拟和现场实测等手段,提出了短壁矸石胶结充填技术,研究了材料配比、支巷参数、围岩应力场演化和地表变形规律,主要结论如下：① 充填浆料最佳配比为1∶1.5∶4,与矸石1∶2混合后充填支巷;② 基于极限强度理论确定支巷最佳宽度为5 m;③ 数值模拟表明：开采过程中煤壁超前支承压力峰值为13.1 MPa,开采奇数巷时充填体受力1.6 MPa,开采偶数巷时受力10.4 MPa,顶板塑性区5 m,底板破坏带深度5 m,呈现W-波浪形分布;④ 现场实测表明：支巷超前支撑压力为19.7 MPa,位于支巷前端4.6 m,顶底板最大移近量116.3 mm;顶板在0~5.7 m范围内产生少量断裂微裂隙,离层不明显,只发生弯曲下沉,不存在垮落带;⑤ 充填材料来源广、矸石不外运,实现了采充平行作业。该方法在内蒙古裕兴煤矿得到了广泛的应用,有效缓解了长壁充填开采带来的弊端,以较小吨煤成本,获得较大的经济和环境效益。     

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。