膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动规律研究

为分析膏体充填开采孤岛煤柱覆岩移动破坏规律,确定充填开采控制地表沉陷的充填率阈值,基于充填膏体作用机理,并结合现场地质条件,采用相似材料模拟和理论分析,研究了采用充填法和垮落法开采孤岛煤柱分别引起来的覆岩移动规律,根据地表变形规律分析了充填开采控制地表沉陷的充填率阈值,并通过现场实测进行了地表下沉分析。     

固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动影响分析

通过建立计算机数值模型模拟固体废弃物胶结充填开采上覆岩层移动规律,观测不同工作面推进距离上覆岩层移动特征,对比长壁开采与充填开采关键层移动,分析充填开采关键层运动与上覆岩层移动特征。由于采空区被矸石和粉煤灰等材料所充填,充填工作面矿压显现和上覆岩层移动规律与一般垮落法管理顶板明显不同。研究表明：胶结充填开采工作面周期来压步距大,来压强度不明显;关键岩层弯曲下沉,不会出现岩层破断现象。上覆岩层移动范围明显减小,对地表变形能有效控制。     

煤矿高浓度胶结充填开采覆岩变形规律

为了研究煤矿高浓度胶结充填开采覆岩变形规律,以新阳矿十采区10203充填开采工作面为背景,应用理论分析、数值模拟和相似模拟的方法对充填开采工作面上覆岩层的变形特征进行了研究。结果表明:充填开采主关键层不发生破断,只有微小的变形;覆岩变形以垂直方向的整体弯曲下沉运动为主,上覆岩层不发生断裂和垮落,无明显的垮落带;与垂直方向相比,水平方向的移动变形量很小,基本可以忽略。根据上述结论,将充填开采地表移动变形的研究重点放在垂直方向的岩层移动和地表沉陷方面是合理的。     

膏体充填开采滞留煤柱中覆岩移动规律的模拟研究

为了找出膏体充填开采滞留煤柱中的覆岩移动规律,在膏体充填体支护理论的基础上,结合现场煤矿地质环境,通过充填材料物理模拟来研究垮落开采法和充填开采法的覆岩移动规律,为充填体稳定性提供保证,有利于控制地表沉陷和生产安全.     

膏体充填开采围岩变形及地表移动实验模拟研究

以某煤矿2307充填开采工作面为原型,采用相似模拟与数值模拟相结合的方法,建立地质力学模型,模拟分析了开采充填过程中围岩、地表的力学演化规律和移动变形过程。研究表明:充填开采可有效控制覆岩破坏和地表变形,顶板出现离层裂隙,但未垮落,最大下沉滞后工作面约58.5m;开采过程中围岩应力释放,顶板出现拉伸,采空区前后端及底板出现应力集中,为开采前的1.47~1.78倍,充填工作面周期来压不明显;开挖后地面下沉值为212.7mm,下沉系数为0.06,地面水平变形和倾斜变形形态与垮落法管理顶板曲线形态相似,量值较小。     

充填对覆岩变形移动特征影响的对比试验研究

充填开采条件下上覆岩层变形移动特征不同于全部垮落法,为了获得其上覆岩层变形移动特征的差异,以邢台矿7608充填开采工作面为试验背景,采用相似材料模拟工作面回采和充填过程,采用三维静态变形测量系统对上覆岩层进行了变形观测。通过对比充填率为90%和0时2种不同情况,获得了充填法和全部垮落法管理顶板条件下上覆岩层变形移动特征和充填对覆岩移动的影响规律。     

充填采煤法控制地表下沉数值模拟

以某矿12418工作面为工程背景,通过理论分析,建立"煤柱-充填体-煤壁"力学结构模型,分析了采空区充填后,充填体与围岩之间的相互作用关系。并利用UDEC建立二维离散元模型,模拟分析了工作面充填法开采与垮落法开采相比减小地表下沉的效果。结果表明:采用充填开采时,多个支撑点对上覆岩层载荷进行支撑,顶板的挠度值减小;地表最大下沉系数小,顶板未发生台阶失稳,采用充填开采可有效的控制上覆岩层运动,缓解地表下沉,保护地表建筑物。     

固体充填开采支架与围岩关系研究

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明：充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。     

煤矿膏体充填开采与地表沉陷规律的模拟研究

为了研究膏体填充条件下开采时顶板岩层运移以及地表破坏与填充率的关系,本文以大柳塔煤矿5105工作面为实际工程背景,运用FLAC数值模拟软件对不同充填率下,地表下沉、水平位移、倾斜滑移以及承压应力进行了模拟研究,得到了充填率与三者的关系曲线图。结果表明:膏体充填开采过程中,顶板岩层稳定,破坏程度小,不出现垮落带,仅存在弯曲下沉带和裂隙带;为控制地表变形沉陷,须保证充填率超过93%,此时极限下沉量为200 mm。充填率的提高对控制地表变形具有显著效果,分层开采向大采高一次采全高转变可作为一种控制充填率的有效技术措施。     

膏体充填综采地表移动与覆岩破坏规律

膏体充填开采是解放大量压占煤炭资源的新技术途径,能够充分回收资源,延长矿井服务年限。膏体充填综采地表移动与覆岩破坏规律尚未有深入的研究,针对大明矿膏体充填工作面特点,建立了地表及井下巷道岩移观测站,对工作面开采整个过程进行了监测,通过数据分析掌握了膏体充填综采地表移动及覆岩破坏规律,膏体充填开采后巷道顶板不会垮塌,且地表移动和变形大幅降低;通过计算机拟合得出膏体充填开采沉陷最佳预计参数,下沉系数q=0.16时,减沉效果明显,是较好的保护地面建(构)筑物的开采技术。     

特厚煤层充填开采对地表村庄的影响研究

随着煤炭资源的不断开发,"三下"(建筑物下、水体下、道路下)压煤问题越来越突出,充填采煤法成为"三下"压煤开采的有效方法。基于公格营子矿特厚煤层似膏体充填开采实践,通过充填开采地表沉陷实际观测和地表移动变形的预计分析,结合地表建筑的受损等级标准,就充填开采对地表村庄的影响进行了研究。结果表明,似膏体巷式充填开采控制地表下沉的效果良好,地表沉陷下沉系数为3.5%。特厚煤层全部充填开采后,村庄范围地表移动变形不明显,将不会影响村庄范围内的建筑物正常使用。     

峰峰矿区正断层活化造成地表异常沉陷影响因素研究

为了研究断层活化造成地表异常沉陷影响因素,建立了断层活化力学模型,并根据峰峰矿区地质条件利用数值模拟研究了断层倾角、煤层厚度、工作面推进长度、断层保护煤柱宽度、断层带充填物强度对地表沉陷的影响。研究结果表明：断层倾角越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,地表最大下沉值越大|煤层厚度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大|工作面推进长度越大,地表下沉值越大,断层露头处地表下沉台阶落差越大,当工作面推进长度使地表下沉达到充分采动时,断层露头处地表下沉台阶不再增大|断层带充填物强度对地表沉陷影响不大。研究结果对分析断层影响下的地表沉陷规律具有一定借鉴作用。     

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。     

高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护技术决策研究

高潜水位矿区在采煤沉陷前实施农用地保护受到多种因素的制约,需要系统性决策。本文构建了高潜水位矿区农用地保护技术体系,分析了其限制性条件和影响因素,并提出了递进式决策框架。研究表明,针对高潜水位矿区采煤沉陷前农用地保护的技术主要有梯次整理、疏水减损、超前充填和挖深垫浅,主要限制性条件包括沉陷积水、疏水条件、充填物料和国土规划。保护技术的实施还需要考虑施工条件、资金投入、地块质量等因素。沛北矿区已处于资源开采的后期,预计2020—2030年新增沉陷区2 300hm~2,主要为轻度沉陷和中度沉陷,便于实施各类保护技术,农用地减损和提质改造潜力较大。本文研究可为东部矿粮复合区沉陷前农用地保护提供参考。     

我国煤矿绿色充填开采技术应用与展望

常规井工煤矿开采会造成地面沉（塌）陷、生态环境破坏、建（构）筑物损害等问题，煤矿绿色充填开采实践表明：实施绿色充填开采，能够有效减小地表沉（塌）陷，保护地表和井下水系，消除地面矸石山对矿区生态环境的破坏，避免建（构）筑物的损害，降低采空区瓦斯的积聚，减少采空区积水，降低遗弃煤炭自燃的几率等，社会、经济和生态效益显著。分析了制约我国煤矿绿色充填开采应用的主要因素是国家政策支持力度不够，煤矿绿色充填开采技术初期建设投资大、充填成本高、建设周期长，煤企对生态环保的认识不足等。提出了要在“采、选、充、留”一体化精准充填开采技术和新型绿色充填材料的研发上加大力度，以发挥出我国煤矿绿色充填开采技术的更大作用。     

固体废物膏体充填岩层控制的数值模拟研究

为确定充填体强度和承压水上充填开采的安全性,预测充填开采控制岩层活动的效果,结合现场地质条件,基于充填体的充填作用机理,采用数值模拟软件FLAC,研究了在上层煤未采和已采两种情况下,利用不同的充填体强度开采下层煤后的地表沉陷和顶底板弹塑性区分布,分析了充填开采时工作面矿压及顶板稳定性．研究结果表明：膏体充填开采可有效控制岩层移动,减少地表沉陷效果显著;充填体强度越高减沉效果越好,但大于1MPa后,地表沉陷变化趋缓．综合安全、经济等因素考虑,充填体强度1MPa即可保证安全开采．     

固体充填开采地表沉陷规律数值模拟

固体充填开采是近年来发展的一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。结合一个试采工作面,采用FLAC3D数值模拟手段,对固体充填开采不同充填率及充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律进行研究。研究表明,随着充填率从100%减小到50%,地表下沉最大值从312 mm增加到907 mm,充填率对地表下沉的影响很大,在选择充填开采的时候,保证充填接顶对防止地表变形过大很有帮助。随着充填体弹性模量从0.24 GPa增大到24 GPa,地表最大下沉值迅速减小,选择合理的充填体级配很重要,只要充填体达到抗变形能力即可。     

天裕煤矿厚煤层充填综采工艺研究

为有效开采“三下”呆滞厚煤层,保障安全高效生产,结合天裕煤矿的工程地质构造、煤层赋存条件等,提出采用厚煤层充填综采法。通过充采工作面的合理布置,采用伪斜仰采的方式开采,工作面采用“采二充一”的方式连续作业,利用膏体充填材料进行架后充填,充填体平均强度达7.1MPa,地表下沉量仅为5mm,经济效益显著。     

超高水材料跳采充填采煤法地表沉陷规律

为了研究超高水材料跳采充填采煤法地表变形规律及地表沉陷控制效果,以某矿区地表沉降观测数据为基础,研究了充填开采各阶段的地表变形规律;采用关键层理论,并结合FLAC 3D数值模拟实验,研究了跳采过程中的关键层破断及地表沉降之间的时空关系,分析了影响地表沉陷的主要因素,评价了地表沉陷控制效果。研究表明,采用该方法在平均埋深340 m,采厚为4 m的近水平煤层开采时,地表最大下沉值为1 174 mm,下沉系数为0.29,减沉率约为62.8%,采出率为89.2%,且下沉盆地范围明显减小。分析可知,充填可大大减小地表下沉量,跳采可控制下沉盆地的形态,有效的保护了地表重要的建（构）筑物。     

薄煤层墩柱充填采煤试验研究

为了控制王庄煤矿薄煤层开采时的地表沉陷,本文通过物理模拟、试验测试和工程实践手段研究了墩柱充填开采技术的地表沉陷控制效果。结果表明:模拟试验中的地表下沉系数为0.125,王庄煤矿应用墩柱充填开采技术后的地表下沉系数为0.057,均小于砖混建筑物一级损坏允许值。墩柱充填开采技术有效控制了王庄煤矿地表沉陷。