生产矿井矸石山动态复垦方案研究

对于生产型矿井,矸石排放量与矿井产量密切相关,单位时间内相对固定,而煤矸石作为一种资源,其需求量受市场供需等多种因素影响,具有一定的不确定性。当矸石排放量大于矸石销售量时,将会造成多余矸石大量堆积,堆积的矸石将会对环境造成一定的污染。通过现场调研,在了解开滦某矿矸石排放、矸石销售、当前矸石山存储情况的基础上,设计了不同的矸石山复垦方案,并对方案优缺点进行了比较和分析。研究表明:通过采取矸石边排放、边销售、边复垦的矸石山动态复垦方案可以兼顾矸石排放、矸石销售、环境保护等多种因素的影响,在分析相关影响因素的基础上探索出了一条动态治理矸石山的途径,并提出了矸石山动态复垦模型,对于类似条件下生产矿井矸石排放、矸石销售和矸石山复垦具有一定的参考意义。     

小保当煤矿矸石充填技术研究及应用

基于小保当煤矿生产能力和地质条件,以建设矸石不升井绿色矿山为目标,通过对现有矸石充填技术分析对比,结合小保当矸石产量预测,提出了小保当煤矿矸石充填总体方案。在井下矸石分选的基础上,对井下充填区域、充填工艺方式等核心问题进行了研究。结果表明:小保当煤矿矸石在井下分选后,利用防爆无轨胶轮车进行矸石运输,在一号矿井联络巷及带式输送机运输巷废弃巷道进行巷道充填,二号矿井充填区进行旺格维利综合充填的充填方案可以实现小保当煤矿矸石不升井、绿色开采的目标。     

潞安集团井下矸石运输提升分析探究

目前潞安集团所属矿井井下矸石的运输提升方式较多,本文在分析井下矸石运输现状的基础上,将矸石提升与矿井核定产能和能力提升的关系进行了详细分析,并最终提出了合理化的建议。     

矿井矸石零排放绿色开采技术探讨

基于井下煤矸分选技术、矸石充填技术,通过对井下煤矸的分选能力、充填能力与矿井生产能力匹配、矿井矸石产生量与井下充填空间平衡、井下矸石分选系统、充填系统与同矿井开拓开采巷道布置关系、垮落法开采与充填法协同开采、矿井产量保障程度等分析,探讨并提出了适用于不同生产方式下的矿井矸石零排放绿色开采技术。     

平煤十二矿矸石充填综采投料系统设计

为解放"三下"压煤,提高矿井资源采出率,延长矿井服务年限,平煤股份十二矿应用了矸石充填综合机械化开采技术。通过对矸石充填开采运输系统的分析,结合矿井实际,设计了与矸石充填技术相配套的投料系统,解决了矸石运输中的各种问题,满足了工作面充填开采的需求。     

煤矿巷道矸石充填可移动带式输送机的研制与应用

结合赵庄二号井矸石来源,利用井下巷道进行矸石充填,设计研制了可移动带式输送机,可实现井下“边掘边充”,降低了矸石运输量,减少了矸石对地面环境的破坏,提高了矿井经济效益。     

井下矸石充填系统方案研究

为实现煤炭绿色开发利用,建设绿色矿山,解决矸石对生态环境的污染问题,霍州煤电集团某新建矿井采用机械化矸石充填技术,在井下设置一套完整的固体充填系统及煤矸石分选系统,井下掘进矸石不升井和初选煤矸石一起充填采空区,地面设置膏体充填防灭火系统,选煤厂的洗选矸石与粉煤灰、水泥等制备成浆料进行采空区防灭火注浆。该方案减少了矸石的无效运输,实现了井下矸石不出井,不可利用矸石全部返井,解决了矸石的污染问题,对类似矿井具有一定的参考意义。     

充填矸石的物理力学性能研究

为了解矸石在充填过程中压实、膨胀等特性对充填效果的影响,对矸石的应力应变曲线、压实度与应力关系、碎胀系数与应力关系进行了试验。试验结果表明:矸石压实应力应变为非线性关系;矸石的压实度与轴向应力呈非线性关系,压实度随着应力的增加而降低;由于破碎间隙的存在,矸石的碎胀系数随着轴压的增加而减小,两者为非线性关系。     

地面排矸系统技术改造

兖州矿业（集团）公司南屯煤矿和山东科技大学合作,在广泛吸取国内矿井矸石排放经验教训的基础上,研究设计出了一种新型的“矿内胶带运输矸石排放系统”,使得该矿的矸石车辆从此以后不用再出矿井,即可通过汽车直接运往矿外的塌陷区排放,而且还便于对塌陷区进行综合治理。     

井下煤矸分离及矸石充填技术研究

为提高矿井绿色开采水平,促进矿井可持续发展,济宁二号煤矿积极研究井下煤矸分离及矸石充填技术,采用TDS系统分选矸石,利用巷道充填和工作面充填进行矸石井下回填,实现矿井矸石井下回填的同时,解放部分"三下"压覆资源,社会经济效益显著,应用前景广阔。     

矸石山岩体的抗剪特性试验研究

对李家壕煤矿矸石山进行实地勘察选点,对不同排弃时间段的矸石岩体进行原位剪切试验和室内大型剪切试验,分析了相应试验的矸石岩体剪切应力-剪切位移曲线规律,计算了不同压力级别下的峰值抗剪强度,并结合Hoek-Brown岩体强度准则分析黏聚力和内摩擦角试验值。结果表明：矸石的排弃时间越长,外部载荷影响次数越多,所处矸石山边坡堆积层位高度越低,矸石块体的胶结情况就越好,则矸石岩体滞后达到峰值强度,其抗剪强度就越大|原位剪切试验中矸石岩体呈剪切型摩擦剪切,与大型剪切试验的矸石块体剪切应力-剪切位移曲线都呈一定的线性规律,表现出峰值强度前阶段,随着剪应力的增加,以明显的弹性剪切变形为主|矸石原位剪切试验的黏聚力和内摩擦角都比大型剪切试验值大,Hoek-Brown岩体强度准则估计的黏聚力值都比试验值偏大,而内摩擦角估计值和试验值较为接近。该成果可为今后研究矸石岩体抗剪特性及矸石山边坡稳定性分析提供参考。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

高应力软岩巷道全断面松动卸压技术研究

本文以某矿西大巷(高应力软岩巷道)为研究对象,从控制围岩应力的角度出发,提出了全断面松动放矸卸压技术,即通过人为方法主动在支架后方进行放矸,释放围岩的变形能,可将巷道开挖形成的集中应力向围岩深部转移,使巷道处于应力较低的区域中.通过数值计算研究分析了放矸卸压范围对应力转移效果和控制围岩变形的作用,确定了合理的放矸卸压参数.工程应用结果表明,应用该技术可使高应力软岩巷道附近的高应力显著地向深部转移,有效地控制了巷道剧烈变形,保持了巷道稳定.     

特厚煤层矸石充填控制岩层变形特性研究

为研究特厚煤层在矸石充填下岩层变形特性,以某矿矸石为充填材料,采用侧限压缩试验研究其在压应力下的变形特征,并采用FLAC^3D建立数值模型,将侧限压缩试验中压实8 MPa的矸石的弹性模量应用至数值模型中,对比分析充填和未充填两种开采模式下的岩层的受力及变形。研究结果表明,矸石充填体变形特征表现为随着载荷的持续增加应变量逐渐增加,且两者呈现对数函数关系,应变量前期变化明显,后期逐渐减小;矸石充填开采后,对比未充填时岩层的位移量明显减小,且应力在岩层中分布更加均匀。试验和模拟结果均表明,矸石的压密致使充填体的变形趋于稳定,从而可以承担上部压力。     

矸石充填材料应力应变特征实验研究

为掌握矸石充填材料应力应变特征,选取云冈煤矿3组粒径80 mm以下原生矸石试样,同时设计6组不同粒径级配的矸石试样,加工大直径加载容器,采用TAW-3000型电液伺服控制材料试验系统进行了压缩实验。结果表明：矸石压缩过程可分为应变快速增长、非线性增长和缓慢增长3个阶段;应变主要由矸石块体的移动、破碎而导致块体之间空隙被填充引起,而并非矸石本身变形所致;相同轴向应力下,应变随试样中的小粒径矸石占比增加而减小,随大粒径矸石占比增加逐渐增大;原生组矸石试样应变处于设计级配组的中间范围。实验得到矸石试样应变与小粒径矸石占比的关系式,可为矸石充填开采设计研究提供参考。     

大倾角大采高工作面煤矸互层顶板漏冒规律研究

为了保证大倾角大采高综采工作面在煤矸互层顶板下的安全高效开采,解决工作面频繁发生顶板漏冒的问题。采用物理相似模拟实验与理论分析等方法对大倾角大采高工作面煤矸互层顶板应力分布与演化规律、破坏与漏冒特征进行研究。结果表明：工作面回采时,煤矸互层顶板受压在支架顶梁上方断裂|移架过程中煤矸互层出现离层、台阶下沉等现象,支架支护阻力急剧增大,断裂煤矸层因支架反复支撑作用而挤压破碎|当支架支护作用削弱时,支承应力向工作面前方煤体转移,工作面前方支承压力逐渐增大、应力集中,导致煤矸互层顶板超前断裂、煤壁片帮,破碎煤岩体从支架前方沿煤壁片帮处漏冒。通过理论分析,发现煤矸互层漏冒前,工作面顶板剧烈下沉,提出以控制顶板下沉量的方式来预防煤矸互层架前漏冒,具体防治措施为：带压移架、提高支架支护初撑力、提高煤壁稳定性。     

矸石、粉煤灰高浓度料浆矸石颗粒悬浮性研究

以新阳矿矸石、 粉煤灰高浓度胶结充填料浆为研究对象,建立了充填料浆矸石颗粒悬浮态力学模型,分析了矸石颗粒悬浮状态的影响因素,认为调节高浓度料浆的塑性黏度和屈服应力是改善矸石颗粒悬浮性能、调节矸石颗粒悬浮状态最有效的手段;料浆实际配置中添加的悬浮剂正是通过提高料浆塑性黏度来提升矸石颗粒悬浮性,达到阻滞矸石下沉的目的。研究结果表明,悬浮剂使用量要适当,添加过多会影响料浆流动性,造成料浆输送阻力过大。新阳矿矸石、粉煤灰高浓度料浆黏度系数介于3. 24~3.40Pa.s,屈服应力介于107.9~111.9 Pa时,,矸石颗粒基本处于悬浮状态,输送性较好。     

矸石充填巷采等价采高模型探讨

巷采矸石充填是"三下"压煤和边角煤开采的一项新兴技术,也是绿色开采技术中的内容之一。为了创建巷采矸石充填开采围岩变形预计模型,利用F lac软件对矸石充填开采采场覆岩和巷道围岩的应力、变形分布规律进行了研究,对等价采高模型应用于巷采矸石充填开采围岩变形预计效果进行初步对比分析。研究表明:巷采全充填模型与等价采高模型具有规律上的相似性;二者之间的顶板竖向沉降趋势基本一致,模型顶部最大位移处位移相差2.125%,且都为盆地式沉降;最大垂直应力相差1.7 MPa;等价采高模型计算的底鼓最大值为335.9 mm,两者相差35.9 mm。计算分析结果与现场观测规律基本一致。     

水体下急倾斜煤层采空区矸石充填顶板控制

采用数值计算和物理模拟方法,分析了水体下急倾斜煤层开采采空区矸石自溜充填顶板控制效果。结果表明：采空区矸石充填可以有效降低工作面顶板下沉挠度,减小区段平巷围岩变形;矸石充填限制了相邻分带煤柱的横向变形,减小其变形破坏程度以及降低相邻分带回采时的矿压显现;矸石充填使覆岩内的应力发生转移和重新分布,有效降低了覆岩导水断裂带的高度,减少了防水煤柱的塑性破坏范围。     

采空区矸石压实过程对煤柱支承压力的影响

为了研究采空区压力及煤柱上支承压力随采空区矸石压实程度的变化规律,通过实验室试验、数值模拟等方法,探讨建立了采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系式,分析了采空区矸石压力分布随矸石压实率变化规律;基于弹性基础梁理论和弹塑性极限平衡理论建立了煤柱上支承压力与采空区矸石压力间的关系式,分析了煤柱支承压力峰值大小、峰值位置受矸石压实率影响规律。最后,将采空区矸石压缩模量与矸石压实率之间的关系用于FLAC3D数值模拟,与理论形成对比,证明二者结果基本一致。研究表明:矸石压实率越大,采空区压力回升越快,压力恢复至原岩应力的位置距煤壁越近,对应的煤柱上支承压力峰值位置越靠近煤壁,压力峰值越小。