充填体压实率对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制作用分析

以地面矸石、粉煤灰、黄土等固体废弃物为充填材料的综合机械化固体充填采煤技术为“三下”压煤的安全高效回收创造了条件.结合现场地质条件并根据等价采高的概念,分析了不同矸石与粉煤灰充填体压实率对等价采高的影响规律;并通过数值模拟分析了矸石与粉煤灰充填体不同压实率条件下对综合机械化固体充填采煤岩层移动控制与地表沉陷的控制作用,提出了保持地表沉陷在允许范围之内的充填体压实率为15％;最后通过工程实践得出综合机械化固体充填采煤技术工作面的岩层移动及地表沉陷控制效果良好,基本没有影响到地表的建筑和设施的正常使用,研究成果可为综合机械化固体充填采煤技术的有效实施提供技术参考.     

建筑物下综合机械化充填采煤技术

主要阐述冀中能源股份有限公司邢台矿针对大量"三下"压煤问题,煤矸石粉煤灰排放、环境损害及土地资源问题,率先成功研发建筑物下综合机械化充填采煤技术,即在充填液压支架后顶梁的掩护下,利用矸石粉煤灰实现了采空区的充分充填,从而有效抑制覆岩下沉破裂和地表变形量,解放大量呆滞煤炭资源。成功设计了充填综采的新方法、新工艺,实现了采煤与充填并举,开创了建筑物下综合机械化充填采煤技术的新途径,经济和社会效益非常显著。     

黄土充填开采从地表至井下运输系统的设计

为了提高煤炭资源的采出率、减少资源浪费、改善矿区地表周边环境质量，霍州煤电集团率先提出建筑物下长壁综合机械化采煤黄土充填技术。本文根据黄土充填开采运输系统在建筑物下长壁综合机械化采煤黄土充填技术中的重要性，分析了黄土运输的自然特性，并对黄土充填开采地表至井下重要运输环节一投料井进行了设计及研究。结果表明，黄土充填开采地表至井下运输系统可满足工作面充填开采的需要。     

矸石粉煤灰充填开采控制地表沉降探讨

充填开采是解决建筑物下压煤与地表沉陷的有效措施,虽然充填开采能够取得良好的良好的社会、环境与经济效益,但充填材料一直是影响充填技术发展的主要因素,发展新型充填技术、开发新型的充填材料是今后发展的趋势。文章结合实际煤矿充填开采,分析了一种新型的充填技术:先采用矸石固体充填,再用粉煤灰、高水材料对充填体进行注浆补强,提高充填体强度,达到开采地面建筑物下压煤与控制地表沉降的目的。     

膏体注浆补强固体充填技术研究与应用

为了在控制成本的情况下提高固体充填的密实度,有效控制顶板下沉,提出在煤矸石与粉煤灰固体充填基础上进行膏体注浆补强。通过实验室的煤矸石级配优化以及配比实验确定抗压效果最好的配比方案,在此基础上进行膏体注浆补强,分析注浆补强对充填体密实充填率以及抗压强度的提升效果,进一步应用到现场。结果表明:煤矸石与粉煤灰1∶0.6配比条件下抗压效果最好;膏体注浆有效提升了充填体的密实充填率,抗压强度有了一定的提升。经过现场实践,膏体注浆补强固体充填使得开采对工作面所对应的地表建筑物及设施的影响较小,可以正常使用。     

固体充填材料比例特征及应力特性研究

在综合机械化固体充填采煤技术中,以地面煤矸石、粉煤灰、黄土等固体废弃物为主要充填材料,借助充填设备实现采空区充填与压实是一种行之有效的充填方法。为了更好实现固体充填的充填质量,保证充填密实,切实起到有效支撑地面的作用,本文探讨了固体充填材料的比例特征,对充填体应力特性进行试验研究,确定了煤矸石与黄土最佳配合比例,分析了未掺及掺入胶结料后固体充填体的强度及密实充填率、充填体压缩率变化情况,提出了对固体充填体进行二次注浆方法,结果表明通过此方法完全可以实现充填胶结体的连续性,保证了充填体的密实充填率。     

瓦斯抽放系统下伏多层采空区充填注浆治理技术

为了保证地面瓦斯抽采系统建(构)筑物基础的长期稳定性,通过验证孔钻探和钻孔电视技术对场地下伏采空区物探成果进行检验,综合确定了采空区治理范围。采用地面充填注浆技术对下伏3层采空区进行治理,共布置注浆钻孔34个;地面充填注浆采用下行式分层治理方式,并共用注浆孔;注浆材料主要为水泥粉煤灰浆液,外围孔采取投骨料、添加速凝剂等方式控制浆液扩散距离。注浆结束后,检查孔取芯及压浆试验结果表明,采空区及覆岩裂隙充填效果良好,为采空区建筑物基础稳定性评价及治理提供参考。     

充填综采岩层移动特征数值模拟研究

河北金牛能源股份有限公司邢台煤矿为解决地表矸石堆积和建筑物下压煤问题,采用综合机械化固体充填采煤技术对7606工作面进行回采。充填综采与传统综采的岩层移动和破坏特征有诸多不同,文章采用FLAC数值模拟的方法,并结合两带高度计算公式和实际巷道地表沉降观测值,对充填综采的岩层移动变形特征和规律进行了分析总结。结果表明,综合机械化固体充填采煤技术有效地控制了上覆岩层的变形量,确保了地表建筑物不受开采的影响,为国内同类矿山提供了借鉴。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

覆岩隔离注浆充填浆体泌水特性试验研究

覆岩隔离注浆充填开采是建筑物下压煤开采的有效方法,充填过程中浆体在压力作用下将出现泌水,泌出水过多时不仅容易导致充填效率低,同时沁水有可能沿断层等结构面溢出,对井下安全生产造成一定影响。为了确定覆岩注浆层位内充填浆体的泌出水量,掌握充填粉煤灰浆体泌水特性与注浆压力之间的关系,采用电液伺服万能试验机和自行设计的粉煤灰浆体压缩仪开展试验研究。试验结果表明,在压力作用下,粉煤灰浆体会持续泌水,泌出速率逐渐降低,直至浆体被压实后停止;粉煤灰固水率随着压力的增加而减小,二者近似呈对数关系。基于试验结果,建立了充填浆体泌水量与注浆充填压力及充填层位深度的关系式。