充填回收房式煤柱采场煤柱稳定性分析

为了提供充填回收房式煤柱采场围岩稳定性分析的理论依据,采用理论分析和数学推导对充填体-煤柱共同支撑下的围岩力学结构进行了研究,发现煤柱区域弹性地基系数kp、充实率φ、顶板抗弯刚度EI、覆岩载荷q是影响煤柱稳定性的主要控制因素。基于弹性地基梁理论建立了顶板岩梁的挠度方程,提出了煤柱区域及充填体的弹性地基系数计算方法,推导出了充实率对煤柱受力、顶板下沉量、采场应力分布特征的计算方程组,并建立了煤柱稳定性的评价公式。     

充填回收房式采空区煤柱材料强度选择

为了选择合理的条带充填体材料强度,针对房式采空区充填条带受力特点建立数值计算模型,明确了充填体承载能力的影响因素。对有较大影响的因素安排正交试验,借助正交试验得到的数据建立了充填体强度选择神经网络预测模型,具有较好的预测效果,同时确定了适合工程实践煤矿的合理充填材料强度。     

充填回收房式煤柱围岩变形控制机理

分析垮落法和充填法回收房式煤柱围岩变形特征,得出采用充填法回收煤柱可以更好地控制围岩变形。分析影响回收煤柱围岩稳定性的6个主要因素,得出采空区充采体积比、充填物料抗压特性、工作面液压支架支护强度是可控关键因素,通过优化设备参数、提高采充工艺水平、对充填物料进行初始压实、选择抗压特性高的充填物料、增加液压支架支护强度等方式进行煤柱围岩稳定性控制。     

黄土充填开采回收房式煤柱矿压显现规律

以神木县某矿黄土充填开采回收房式煤柱为工程背景,通过UDEC数值模拟软件对充填回收房式煤柱过程中工作面前方煤柱应力、工作面后方充填体应力及地表移动下沉进行了模拟研究。结果表明:随着开挖充填作业的进行,工作面前方煤柱支承应力逐渐增大,采场超前影响范围约为3个煤柱;充填体内应力变化呈"初始应力区-应力增大区-应力基本稳定区"规律;采用充填开采回收房式煤柱后地表的最大移动下沉量为338 mm,对地表的控制效果显著。     

充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践

固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。     

矿用固体充填液压支架控制系统

针对固体充填液压支架自动化程度低,导致煤炭充填开采效率低下的问题,设计开发了固体充填液压支架自动化控制系统。给出了充填液压支架控制方案,包括系统的整体控制框图,相关传感器的布置位置,自动充填控制流程以及系统的控制模式。该系统不仅提高了充填液压支架的稳定性和可靠性,而且也提高了充填开采的效率,具有很好的推广和应用价值。     

残留煤柱综合机械化固体充填复采采场稳定性分析

利用传统房柱式或短壁方法开采的矿区,采空区遗留大量呆滞煤炭资源,同时煤炭开采还向地面排放大量固体废弃物,造成环境污染和占用土地等危害,开发老采空区残留煤柱综合机械化固体充填复采技术是解决上述问题的主要途径之一.以房柱式充填采矿方法为背景,建立了表征采空区内矿柱和充填物支撑顶板的弹性板柱力学模型,研究顶板不同阶段下沉的力学过程.通过数值计算从能量观点对充填采场的矿压显现规律、煤柱受力及其破坏特点进行了探讨.研究表明:当煤柱的有效承载面积逐渐减小时,单一煤柱的失效将使载荷转移到邻近煤柱上并引起相邻煤柱过载,房柱式充填开采不存在直接顶及基本顶周期来压现象,煤柱内部应力受回收顺序影响较小.采场最大下沉值减少了30%～60%,充填后最大能量密度值是未充填情况下的0.86倍.     

固体智能充填液压支架形态表征方法研究

在矿山智能开采的理念指导下,分析了固体充填液压支架的结构特征、典型工况形态,及支架形态表征的必要性。首先提取了支架机械结构特征,建立了支架二维平面骨架模型,对比不同坐标系,建立了支架形态表征模型,形成了支架形态表征方法。并给出了形态表征方法在支架支护形态识别、干涉形态识别中的应用。最后,应用SolidWorks-MATLAB对ZC5160/30/50D型固体充填液压支架进行了仿真应用,结果表明了形态表征方法对支架的工况形态表征具有极高的准确性和可靠性。     

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。     

基于有限元法的固体充填液压支架底座结构优化

为提高固体充填液压支架底座的强度和可靠性,以ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座为研究对象,根据其结构和工作特点,建立了顶梁和底座的受力模型,并对底座进行工况分析,确定了其危险工况和对应的加载方式,利用Pro/E软件建立了底座的有限元模型,采用有限元法,在ANSYS Workbench软件中对其进行了有限元强度分析,根据分析结果对底座进行结构优化改进,通过优化前后有限元结果对比,结果表明,优化后底座的强度得到了明显的提高,特别提高了底座的抗弯抗扭能力,最大等效应力下降了79.1%,最大变形位移减小了35%。     

六柱支撑式固体充填采煤液压支架结构及工作原理研究

本文介绍了六柱支撑式固体充填采煤液压支架的基本结构及特点,支架高支护阻力,有利于控制顶板的初始下沉,保证充填空间;增设的压实机构对充填物料施加的压实力,提高了其密实度和接顶率,增强了充填体抗压力学性能.提出充填支架与围岩相互作用体系是由顶板-支架-底板,煤壁-支架-充填共同组成,并以此建立支架与围岩的作用力学模型,分析了到达理想充填效果时,支架最大集度载荷和各立柱受力情况.论述了六柱式充填支架基本移架方式及移架过程中其结构受力特征,建议对于不同条件,应选择合理的移架方式.     

影响固体充填开采效果的因素与对策

为了解放建(构)筑物下大量压煤,消除矿井矸石山,提出了在花园煤矿应用综合机械化固体充填采煤技术。在介绍充填采煤工艺与系统的基础上,重点分析了工业性试验期间影响固体充填开采效果的因素,并提出了解决对策。     

影响固体充填开采效果的因素分析与对策

为了解放建(构)筑物下大量压煤,消除矿井矸石山,提出了在花园煤矿应用综合机械化固体充填采煤技术。在介绍充填采煤工艺与系统的基础上,重点分析了工业性试验期间影响固体充填开采效果的因素,并提出了解决对策。     

六柱支撑式固体充填液压支架的设计研究

介绍了六柱支撑式充填液压支架的主要结构和工作原理,确定了工作阻力以及相关设备选型,完成了后部压实机构的设计,通过PSOD系统对液压支架进行了受力分析和相应的参数优化。     

邢台矿建筑物下综合机械化固体充填采煤技术

为实现建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,解决地面矸石及粉煤灰固体废弃物堆积带来的环境污染问题,以邢台矿7606工作面为研究对象,矸石与粉煤灰作为充填材料,利用自夯式充填开采液压支架对建筑物下采后固体充填试验进行了研究,并对采场矿压、充填体变形情况及7606工作面岩层移动的变形情况进行了监测和分析。结果表明:自夯式充填开采液压支架实现了建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,提高了工作面采出率;且充填开采工作面超前应力峰值及影响范围比垮落法管理顶板小得多,没有明显顶板来压显现,充填体能有效控制顶板的运移,确保地表建筑物不受开采的影响。     

巷式开采和充填对隔离煤柱应力影响的实测研究

通过对邢东矿矸石充填巷式开采隔离煤柱的应力观测,得出了巷式开采和充填对隔离煤柱应力影响的初步规律,为认识巷式开采对煤柱附加应力的影响和充填体对煤柱的侧限作用提供了实测资料,也为将来观测设计提供了参考。     

综合机械化固体充填采煤技术在平煤十二矿的应用

为了解决地面矸石及粉煤灰固体废弃物堆积带来的环境污染问题,节约资源,对综合机械化固体充填采煤技术进行了应用研究。以平煤十二矿首个固体充填综采面为研究对象,矸石与粉煤灰作为充填材料,利用自夯式充填开采液压支架对建筑物下煤体进行采后固体充填,并对设备选型配套、设计及生产情况进行了讨论。结果表明:利用自夯式充填开采液压支架实现了建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,提高了采出率;充填体能有效控制顶板的运移,确保地表建筑物不受采动的影响。     

深井上下山煤柱区覆岩结构演化特征及对冲击矿压的影响

上下山煤柱区是煤矿动力灾害多发区,尤其深井煤层群联合布置的采区生产后期更为显著。通过理论分析、现场微震监测等对深井上下山煤柱区覆岩演化特征及对冲击矿压的影响进行研究。结果表明:上下山煤柱区覆岩依次形成单煤层一侧开采F结构、单煤层两侧开采T结构及煤层群开采大T结构,覆岩活动范围、强度逐渐增强,冲击危险性不断升高;现场微震监测验证了结论的合理性;针对不同的覆岩结构,分别提出针对性的控制措施。研究成果为深井煤岩动力灾害防治提供借鉴和指导。