薄煤层充填开采超高水材料配比及充填工艺优化

为解决超高水材料在现场施工过程中易出现浆液泌水、甚至不凝固影响充填体强度等问题,进行优化材料配比试验,并在此基础上进行泌水率测试和不同搅拌工艺试验,以提高现场充填效果。试验结果表明:B料中石膏∶石灰比例为4∶1时,超高水材料的抗压强度最大;搅拌工艺对材料泌水率存在较大影响,合理的增加混合浆液搅拌时间能有效减少泌水率,进而减少添加剂掺量、减少成本。将改善后的材料配比及充填工艺应用于田庄煤矿薄煤层充填开采工作面,通过现场取样测试充填体强度和监测得到的实时顶底板移近量数据,充填体强度高于实验室强度,顶底板移近量仅为96 mm,取得了良好的充填效果。     

超高水材料充填开采技术研究

针对超高水材料性能差、充填体密实程度低、充填工艺系统复杂等问题,以田庄煤矿超高水材料充填开采为工程背景,研究了不同外加剂掺量对超高水材料的影响,分析了超高水材料蠕变性能,改进了充填系统和工艺,并开展了工业性试验和效果分析。结果表明:随AA外加剂掺量增加,浆液流动性能变差,泌水率降低,单轴抗压强度逐渐增加,28d强度最大可达0.90 MPa;在6.5 MPa压力作用下封闭的超高水材料应变仅为6.02×10^-3,超高水材料可视为不可压缩体;充填工艺系统简洁、高效、稳定,实现了精准自动化操作和半连续制浆、连续放浆的工艺,满足了工作面的快速回采和充填要求;超高水材料性能好、充填体密实度高、接顶充分,达到了显著的地表沉降控制效果,实现了煤炭资源的绿色开采。     

超高水材料充填系统优化及应用研究

为了提高超高水材料充填工艺的充填效率,优化设计了超高水材料制浆系统,并在店坪煤矿某工作面展开工程实践应用。结果表明,优化后的制浆系统能实现上料、输水及内外循环搅拌功能的自动化。通过监测工作面顺槽顶板下沉量可知,随着超高水材料充填体强度增长,顶板下沉速率逐渐降低,最终下沉量仅为150.5 mm。     

基于等价采高模型的膏体充填开采沉陷预计

为了对膏体充填开采后地表沉陷规律进行研究,根据膏体充填开采的现场实践及充填材料的组成情况,建立了适合于膏体充填开采的等价采高模型.模型中等价采高由充填前顶底板移近量、充填欠接顶量、膏体充填体的收缩量及压缩量组成,计算公式中含有泌水率、膏体充填体的压缩率等参数.将建立的等价采高模型与概率积分法结合,对许厂煤矿130采区北翼保护煤柱采用膏体充填开采后产生的沉陷进行预计,结果表明膏体充填开采后地表产生的移动及变形较小,可以保证矿用铁路及附近建筑物用地安全使用.     

超高水材料充填体长期稳定性监测研究与实践

超高水充填是一种以固化"水"为主要支撑体系的建筑物下开采技术,因此其充填体长期稳定性监测十分必要。田庄煤矿为保证超高水充填工作的顺利进行和对充填效果做一中肯的、系统的评价,在3605工作面安装了顶底板变形仪和压力传感器,对超高水充填体的压缩变形量和长期受力情况进行长期现场监测,以评价超高水充填体密实度和长期稳定性,观测结果表明超高水材料在三相受力下稳定性显著增强。     

超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架—煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、...     

超高水充填开采冲击地压防控效果研究

深部煤层安全高效、绿色开采是保障国家现代能源经济健康发展的重大课题。为探究超高水充填开采对冲击地压的防控效果,以山东义能煤矿CG1302工作面为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场监测等手段进行探究。归纳得出开采深度、煤岩体力学性质、覆岩条件、地质构造和工作面巷道布置等是诱发冲击地压的主要影响因素,确定义能煤矿具有发生冲击地压的条件。基于能量理论分析了煤体变形能分布规律,计算得到发生冲击地压的最小动能为77 kJ/m³;模拟了不同充填率下煤层中能量的积聚情况,与垮落法开采相比,超高水充填开采能有效降低煤层能量积聚程度,从而预防冲击动力灾害的发生。现场微震及煤柱应力监测表明,超高水充填开采有效降低了工作面压力,能达到防治冲击地压的效果。     

炉渣胶凝材料配比优选及充填体性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。针对某铅锌矿全尾砂充填以水泥为胶凝材料成本过高和充填体后期强度低的问题,采用丰富的炉渣固废资源,开发低成本炉渣胶凝材料满足矿山充填体的质量需求。在对尾砂、炉渣和水泥熟料进行物化分析后,通过充填料浆坍落度实验和炉渣胶凝材料配比探索实验,确定满足流动性的料浆浓度为70%左右,炉渣与水泥熟料比值为2～4为较优配比区间;通过全面实验法探究了不同配比炉渣胶凝材料充填体强度,充填料浆的泌水率和凝结特性。结果表明：炉渣胶凝材料配比为炉渣添加量75%~80%,水泥熟料添加量20%~25%,充填体能够满足强度0.5～3.5 MPa,充填料浆泌水率小于5%的充填质量要求。     

某多金属矿新型充填胶凝材料性能及微观结构研究

采用矿渣新型胶凝材料为胶结剂,细尾砂为骨料,开展充填料浆流动度、泌水率和充填配比试验,研究浓度、灰砂比对料浆流动性、泌水率、充填体抗压强度的影响,以及不同养护龄期下充填体抗压强度的发展规律。结果表明：充填浓度对料浆流动度、泌水率的影响较大,随着浓度的提高,料浆流动度和泌水率显著降低;灰砂比的影响相对较小,随着灰砂比的降低,料浆流动度、泌水率略有提高;充填体抗压强度随浓度的增加而提高,随灰砂比的减小而降低,新型胶凝材料充填体在养护早期3 d强度发展较为缓慢,7 d后强度开始明显提高,28 d后强度仍能持续增长,且养护60 d强度相比28 d提高约20%;矿渣微粉在水泥、石膏等激发作用下生成纤维状C-S-H、针棒状钙矾石等水化产物是充填体产生强度的主要原因。     

煤矿采空区膏体充填相关技术研究

为了强化对煤矿采空区膏体充填相关技术的理解,系统介绍了采空区膏体充填技术与充填机理,从胶凝材料、充填骨料、外加剂三方面介绍了充填材料的情况及其配比,并从泌水率、坍落度、可泵时间三方面介绍了充填料浆的输送性。最后指出煤矿采空区的膏体充填法是安全绿色的开采方法,可以提高资源的开采率,消除地表塌陷隐患,提高开采效率,从而显著提高煤矿企业的经济效益和社会效益,有很强的推广使用价值。