煤矿负碳高效充填开采理论与技术构想

矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以突破高产高效、低碳开采的技术瓶颈,对充填材料及充填模式进行变革已势在必行。针对“千米深井资源开发和千万吨产能矿井充填(两个一千)”与“近零生态损害和近零冲击地压(两个近零)”的煤炭绿色低碳开采战略目标,提出了负碳高效充填开采技术全新构想,系统阐述了负碳高效充填开采的定义与科学内涵,提出和建立了由CO2、矸石与快速胶结物混合而成的负碳高孔隙充填材料结构CGIF(CO2 Gangue Inorganic Framework)拓扑构型与强度理论以及CGIF混合物充填体固碳理论、快速黏凝胶结材料反应动力学理论、矿区充填开采防治冲击地压等负碳高效充填理论构想;提出了矸石快速高效胶结高孔隙充填材料制备技术、快速黏凝胶结材料绿色高效制备技术、CGIF充填体负碳高效充填开采技术、多面并采高效充填开采技术与工艺、全周期立体高效充填开采防冲技术等关键技术体系。在此基础上,明确了煤矿负碳高效充...     

邢东矿建下充填开采关键技术研发及工程示范

冀中能源股份有限公司邢东矿自2002年开始实施固体巷道充填,并持续不间断地践行绿色充填开采,通过20 a不间断研发及实践,带动了充填工艺、材料、装备的革新进步,建立了建下全域连续充填开采技术体系。本文通过论述邢东矿20 a来建下充填开采关键技术的研发及工程实践,对指导生态矿山建设、推动煤炭行业低碳环保绿色开采有现实指导意义。     

ZC5000/10/15型薄煤层充填液压支架结构及特点研究

薄煤层充填开采采煤高度低，为了更有效地控制顶板下沉，适应开采高度变化，保证较高充填率，满足充填开采安全性、密封性的要求，提出了一种薄煤层充填液压支架的设计要求。该液压支架既能保证对顶板的有效支护及控制，又能满足薄煤层充填的要求。     

冀中能源低碳生态矿山建设的研究与实践

基于煤矿开采对生态环境的扰动影响,提出了低碳生态矿山的概念,探讨了低碳生态矿山建设模式及评价指标体系。依靠技术创新,实现了充填采煤、保水开采、瓦斯抽采与利用、地热源利用和循环经济等绿色开采与低碳生态矿山建设的目的。提高了矿井安全保障和集约高效程度,而且提高了资源回收与“三废”开发利用率,达到减少能源消耗和保护生态环境的目的。为低碳生态矿山建设与实现提供了有效技术途径。     

矿山矸石膏体充填技术在鹤煤二矿的应用研究

矿山膏体充填作为一种全新的充填采矿技术,可有效解放建筑物下、铁路下、水体下的煤层储量,实现煤矿绿色开采、低碳运行,解决煤矿矸石等固体废弃物侵蚀良田,产生自燃污染大气和地下水质的问题,并可有效控制地表沉陷.鹤煤二矿对矿山膏体充填开采技术进行了有益的探索和尝试,对鹤煤二矿实施矿山膏体充填开采试验方案、内容、方法、工艺、设备及推广应用前景进行了介绍.     

综合机械化固体充填采煤技术研究进展

在现代工业生产绿色、节能的大环境下,低碳生态煤矿的建设已经成为煤矿开采的主要研究方向。通过对综合机械化单个膏体充填采煤技术的研究进行分析,设计了单个膏体充填采煤液压支架、矸石的引入以及煤矿开采过程中矿压的监测等方法,单个膏体充填采煤工作面产量达到100万t/a。     

煤矿低成本充填开采技术研究

基于对煤矿充填开采的深刻认识,创新性地探讨了煤矿充填开采的特点,并提出开采与充填协调设计、新型胶凝材料开发及加强充填技术管理等旨在降低充填成本的建议,希望能对艰难形势下煤矿应用充填开采技术提供一些指导。     

中国煤矿充填开采技术的成效与发展方向

分析了煤矿充填开采的重要意义。从应用范围、工艺技术、装备材料系统配套、产学研用、经济社会效益的角度,客观评价了充填开采的初步成效。提出:强化规划引导,扩大应用充填开采技术;依靠科技进步,推进充填开采理论研究和先进技术攻关;坚持因地制宜,积极推广应用充填开采技术;加强行业管理,引导和规范充填开采健康发展是煤矿充填开采的发展方向。认为加强政策扶持、完善推进机制、营造浓厚氛围、借助社会力量,能为充填开采推广应用创造良好的发展环境。     

多种采场条件下的充填开采适用性工艺研究及实践

充填法开采是资源与环境友好开采的必然途径,文章以新汶矿区充填开采工艺的研究与实践为背景,系统地总结了适用于多种采场条件下、开采工艺下的五种充填开采工艺的工艺流程和适用条件,为矿业企业绿色开采,特别是东部老煤炭工业基地"三下一上"开采提供可借借鉴的宝贵经验。     

基于切顶卸压理论的绿色开采理念探索

保水开采、减沉开采及废石、尾矿充填是非煤地下矿山绿色开采的核心内容。充填采矿是实现绿色开采的根本途径,但充填采矿不仅成本相对较高,实践表明也无法根本消除不均匀沉降及深部开采高地压。提出了基于切顶卸压理论的绿色开采理念,阐述了各种赋存条件下矿体绿色开采和安全开采的技术设想。研究表明:借助控制爆破切断一定深度的顶板并堆筑成支撑顶板的堆石坝,不仅能消除或转移高地压,还能借助这个似弹簧结构的合理分布控制顶板沉降,也能作为充填采矿的挡墙;在急倾斜采空区,通过直接排放爆破松石到未凝固的胶结充填体中,不仅可以大幅度降低充填成本,还能够提高充填挡墙的强度;基于切顶卸压理论的绿色开采理念是矿山深部实现安全、绿色开采和矿柱全采的必由之路。     

薄煤层膏体充填开采工艺及支护技术研究

针对薄煤层特别是"三下一上"煤炭资源的开采问题,以某矿5#煤层为应用背景,研究了一种四步膏体充填开采工艺,并设计了适用于该工艺的三柱式膏体充填液压支架,提高了膏体式充填开采的效率,降低了设备的综合成本,实现了薄煤层开采的充填与支护的统一。     

近距离下保护层矸石充填开采可行性理论分析

为提高下保护层开采的适用性,将矸石充填法应用于下保护层开采。分析了充填开采的采场覆岩的弯曲下沉变形,得到了矸石充填开采采场顶板的下沉变形规律;以维持被保护煤层底板岩层稳定性为基础,建立了下保护层矸石充填开采的可行性理论判据。以贵州某矿下保护层开采为工程背景,设计了下保护层充填开采的充填参数,并对下保护层开采对上部煤层所造成的影响进行了分析。结果表明:当下保护层充填开采采取合理的充填参数时,即能保证下保护层开采不影响上部煤层的正常回采,又能保证上部煤层会受到下保护层采动而使其裂隙充分发育。     

移动式充填法在分散难采矿体中的应用

通过对某矿山井下分散小型难采矿体开采的研究,提出了采用移动式泵送充填采矿方案。实践证明该采矿方法是一种能适应各类矿体的采矿法,特别是对于围岩不稳固、高应力状态、分布较分散的小矿脉开采,可以达到安全高效回采和提高开采回采率的目的。     

不同采煤方法下开采沉陷控制的数值模拟研究

为了对比充填开采及条带开采对地表及覆岩破坏控制的效果,本文基于实验室制备的充填材料和理论计算得到的条带开采方案,运用数值模拟软件FLAC3D对垮落开采、条带开采、充填开采过程中地表移动变形及覆岩应力场变化情况进行详细分析。结果表明：充填开采中覆岩释放了少许弹性应变能,其应力略小于原岩应力,覆岩应力场呈线性规律变化。条带开采中覆岩应力场出现应力增高区,煤柱两端应力集中现象严重,围岩稳定性弱于充填开采。两种开采方法下地表沉陷均远小于垮落开采,条带开采中地表各变形值均小于建筑物I级破坏允许值,充填法中地表曲率仅比该允许值大0.02m-1·10-3,仍能保证地面建筑物的安全性。故采用充填开采对地表及覆岩变形的控制效果更佳。     

金川镍矿的大面积开采的稳定性分析与对策

金川镍矿通过２０多年的生产实践与科学研究，在矿岩特别破碎、地压很大的条件下，全面积３～５万ｍ２矿体应用下向胶结充填采矿法进行连续开采并取得成功。作者在总结经验的基础上，对二期工程大面积开采范围的矿柱留设、开采顺序、多阶段开采问题提出了具体意见。     

薄煤层条带充填开采的研究及应用

村庄下压煤进行充填开采置换出村庄下的煤柱是一种有效的开采方式。条带充填开采是根据该煤矿的具体生产地质条件,同时考虑接续情况,采用的充填工艺,既能保证充填开采的效果,又能保证持续生产。     

煤矿膏体充填开采降本技术实践

随着近期我国煤炭价格持续走低,煤企生存压力陡然增大。特别对于压煤(充填)开采占比较大的矿井,矿井经营几乎处于亏损的边缘,降本提效成为充填开采技术能否推广应用的关键。主要从山东能源淄矿集团济北矿区实施膏体充填开采的实际出发,分析充填开采效能制约因素,以研发和优化膏体材料配比为总抓手,探索实践高效煤矿充填开采技术,提出并实践了节本降耗提效措施,实现了黑色煤炭、绿色开采,取得了较好的社会经济效益,确保了矿井可持续发展。     

不同采煤方法下开采沉陷的数值模拟研究

为了对比充填开采及条带开采对地表及覆岩破坏控制的效果,本文基于实验室制备的充填材料和理论计算得到的条带开采方案,运用数值模拟软件FLAC3D对条带开采、充填开采过程中地表移动变形及覆岩应力场变化情况进行详细分析。结果表明:充填开采中覆岩释放了少许弹性应变能,其应力略小于原岩应力,覆岩应力场呈线性规律变化。条带开采中覆岩应力场出现应力增高区,煤柱两端应力集中现象严重,围岩稳定性弱于充填开采。两种开采方法下地表沉陷均远小于垮落开采,条带开采中地表各变形值均小于建筑物I级破坏允许值,充填法中地表曲率仅比该允许值大0.02mm/m2,仍能保证地面建筑物的安全性。故采用充填开采对地表及覆岩变形的控制效果更佳。     

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。     

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。