建筑物下充填条带开采方案设计及效果评价

为了解放建筑物下煤炭资源,以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景,基于超高水材料充填开采技术,提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上,采用概率积分法基本原理,进行了地表变形预计,并对开采方案进行了优化设计,并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采,分别可采出煤炭资源330.17万t、216.88万t,采出率分别为70%、45%,地表最大下沉分别为1 390 mm、1 420 mm,最大倾斜均为10.9 mm/m,建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。     

白源矿“三下”压煤开采方案设计及模拟优化研究

针对白源矿“三下”压煤造成的煤炭资源大量浪费问题,采用相似材料模拟法对系统进行岩层扰动分析,采用离散元数值模拟(UDEC)法沿煤层走向方向建立模型,进行岩层扰动应力分析,对４种不同开采方案下地表的垂直下沉、倾斜、水平移动、水平变形量等指标进行对比分析.结果表明:相比于长壁开采,采留比为１的条带开采法对上覆岩层的采动影响较小,且采留比越大,采动影响越强烈.最后,综合地质条件、开采技术难度和社会经济效益,建议针对白源矿采区上方地表分布大面积砖混结构建筑物的采区,采用长壁开采方法;采区上方分布有Ⅰ级保护建筑物或高层建筑物时,采用留保安煤柱的条带法开采或充填法开采;在矿区铁路等关键区域设置禁采区,以保证矿山安全生产.     

薄煤层条带煤柱机械化充填开采技术研究

针对条带煤柱炮采工艺效率低、人员多的实际情况,组织开展了机械化充填开采技术研究,形成了平行条带布置工作面机采充填技术,对地表移动变形进行了采前预估,地表在Ⅰ级损坏范围内,可以实现安全高效开采。     

城市密集建筑群下多煤层开采问题探讨

为了合理地对开滦唐山矿铁三采区城市密集建筑物下的煤炭进行开采,针对该区域煤层多、埋藏深、地面建筑物密集等特点,结合唐山矿充填材料丰富、运输距离短的有利条件,提出了条带开采、充填开采和条带联合充填开采3个开采方案,并对各方案开采后的地表变形、采出煤量和经济效益进行比选分析.结果表明:选用条带联合充填开采方案在确保地表建筑物不维修前提下,即可采出48%被压留的煤炭,取得近30亿元的经济效益,又解决了废弃矸石的环境污染问题.因此唐山矿城市密集建筑群下多煤层条带开采利用废弃矸石充填联合开采方案是合理可行的.     

建筑物下压煤胶结充填条带开采模式

为了解决条带开采回采率相对较低和煤矿采空区全部充填开采成本相对偏高的问题,同时有效地控制建筑物下采煤围岩变形和地表沉陷,提出了采空区胶结充填条带开采模式,并阐述了该模式的技术思路;以胶结充填体和覆岩结构联合控制开采沉陷为原则,深入研究胶结充填条带开采模式下不充填区工作面采宽和充填区工作面采宽及两者间的协调关系,并求得了两者间的关系式;该模式对建筑物下开采设计是十分有效的,能够有效地控制地表移动和变形,提高采区回采率,以实现建筑物下安全采煤并最大程度地减少充填开采成本。     

大屯矿区村庄保护煤柱安全开采技术

针对大屯矿区龙东煤矿西一采区地质采矿条件和地面村庄压煤的实际情况,通过理论计算和地表移动与变形预计分析,给出了村庄下条带开采设计方案,使其在保证开采对地面建筑物的影响程度较小且不影响安全居住的前提下,尽可能提高煤炭采出率,以利合理开采国家煤炭资源,实现村庄不搬迁安全开采。     

巷采矸石充填条件下地表移动观测研究

在济宁三号煤矿十八采区矸石充填巷上方地表布设地表移动观测站,对观测站进行实测与研究,获得了巷采矸石充填条件下的地表移动与变形规律,为矿区总体规划、环境评价及“三下”、主要井巷的压煤开采论证提供了依据,也保证了工作面开采过程中上方建筑物的安全使用.     

“三软”厚煤层条带开采试验研究

以新峰矿区“三软”厚煤层条带开采试验地表移动实测资料为基础，分析研究了“三软”厚煤层条带开采条件下的地表移动特征、条带的合理采留尺寸以及地表移动变形参数的求取方法。     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。     

煤矿建下固体充填开采地表沉降研究

针对唐山矿建筑物下压煤采出率低、采动损害等问题,文中选取了唐山矿铁三区为研究对象,分析建筑物下煤炭充填开采的可行性,并结合地表观测对试验区进行评价。研究结果表明:以矸石为主要充填材料,对建筑物下煤炭资源进行置换开采是该区域比较适合的开采技术;T_(3)281N为开滦集团第一个充填开采工作面,回采率实际达到70%,远远大于条带开采方式35%的回收率,经济效益显著。同时对地表进行监测,表明该开采方法可行,值得推广。     

邢台矿矸石与粉煤灰充填开采地表移动规律分析

邢台矿7606工作面是邢台矿区充填采煤的第一个试验工作面,文中结合该试验工作面,对地面矿区铁路和重要建筑物的采动变形动态过程进行监测,通过监测结果分析矸石与粉煤灰充填开采地表变形规律,为以后"三下"压煤开采提供可靠的设计依据和技术参数;为科学评价矸石与粉煤灰充填开采地表沉陷控制效果提供数据支持。     

“三软”厚煤层条带开采试验研究

以新峰矿区“三软”厚煤层条带开采试验的地表移动实测资料为基础，分析研究了“三软”厚煤层条带开采条件下的地表移动特征、条带的合理采留尺寸以及地表移动变形参数的求取方法。     

年产百万吨工作面高效充填综采技术

为实现峰峰矿区“三下”压煤区域煤炭资源安全高效开采,对年产百万吨工作面综采工艺、充填系统、设备选型、地表变形控制等进行了研究.充填开采效果表明:充填开采工作面地表塌陷区变形控制在88 mm以内,开采塌陷引起的建(构)筑物损害可控制在Ⅰ级采动影响范围内,可实现充填开采工作面年产量超过100万t,并处理矸石60万t/a,粉煤灰30万t/a,延长矿区服务年限20年.     

城区密集建筑群及复杂地质条件下条带式开采的实践

根据村庄下条带开采的经验 ,对城区密集建筑物下条带开采进行研究 ,合理确定采留比和宽深比 ,并对大断层两翼条带布置方式进行了合理确定 ,预计地表主体建筑物的移动与变形 ,对因采动影响引起断层活化造成的影响进行预计 ,采用协调开采方法予以消除 ,从而实现城区密集建筑物下的安全开采     

煤矿开采沉陷有效控制新途径的探讨

分析了充填开采、条带开采、覆岩离层注浆岩层控制技术和“采-注-采”三步法开采的优缺点,在此基础上提出了“条带开采-注浆充填固结采空区-跳采剩余条带”的新三步法开采沉陷控制的新思路,并比较其优缺点。初步分析表明,采用新三步法可以更好实现对岩层移动和地表沉陷的有效控制,地表下沉系数可控制在0.20以内,煤炭采出率可达到70%~80%,可大幅度减轻对环境的破坏。     

基于模糊层次分析法的多目标“三下”采搬决策

以地表采动影响最小、资源解放最多和经济效益最优作为基本目标,建立了"三下"采搬途径选择模型,采用模糊层次分析法,确定"三下"开采的途径。以某矿建筑物下开采为例,将搬迁开采、条带开采、全部充填开采以及"采-充-留"协调开采方式进行了对比,确定了该矿铁路煤柱区建筑物下压煤的采搬途径。     

地面沉陷控制试验与研究

论述了398工作面条带开采地面沉陷制控制的规律,分析了条带煤柱的稳定性以及地表移动的预计,通过实际开采得出该矿区围岩移动的基本参数,达到建筑物下开采“不搬迁,不破坏,不赔偿”的目的。     

贵州垄脊地貌下置换条带煤柱开采研究

贵州矿区生态环境脆弱，且地形地貌较为复杂，大多属低、中山垄脊地貌，以此典型地质条件下的攀枝花煤矿11071工作面为研究背景，采用置换条带煤柱开采，一种“采-留-充”结合的减损开采方法，该方法提高了煤炭资源的回收率，降低了采煤对矿区环境和地表的影响，具有重要的应用价值。通过理论分析与计算确定了保留煤柱宽度a不小于20 m,条带开采宽度b为25～35 m,采用数值模拟方法研究了3种条带开采方案的地表变形特征，综合优选“采-留”方案，后针对优选方案充填置换煤柱进行再次模拟分析上覆岩层移动规律，置换煤柱比例为25%、50%、75%,研究了不同置换率充填对上覆岩层移动的影响，根据上覆岩层的条件合理确定置换率，可最大限度地提高资源回收率。研究结果表明：方案“采35 m留30 m,置换率25%～50%”最为合理，地表二次变形不明显，地表变形符合建筑物损毁等级Ⅰ级标准。     

深部中厚煤层工作面矸石充填技术理论研究

以王楼煤矿三采区13313充填工作面为研究背景,通过对三采区地质采矿条件的分析,根据地表村庄和建筑物分布状况,依据煤层开采地表移动变形规律,对工作面充填开采引起的地表沉陷影响进行了预测与分析。提出了工作面充填开采设计方案,采用矸石充填的开采方法,以达到经济、合理、安全地采出建筑物下煤炭资源的目的。     

基于DInSAR的充填开采地表移动特征及建筑物损害研究

充填开采是解放建（构）筑物下压煤资源的重要手段。目前,充填开采地表移动特征研究及建筑物损害鉴定多采用常规测量方法,成本高、效率低,只能获得离散点的信息,而DInSAR技术可以监测大范围的地面微小形变。为分析DInSAR技术在上述问题研究中的适用性,现以某矿区充填开采工作面为研究对象,采用DInSAR技术对11景Sentinel-1A影像进行处理,与实测数据进行对比,验证了DInSAR监测结果的可靠性,同时对充填开采的地表移动变形规律进行了分析。最后,基于DInSAR结果绘制了开采影响边界以及计算临界变形值,对矿区地表村庄进行损害鉴定,依据“三下开采规程”的评定标准,村庄内受采动影响的建（构）筑物均处于Ⅰ级损坏范围之内。