超高水材料采空区充填方法研究

为解放建筑物下压煤,结合超高水材料的基本性能,研究出超高水材料采空区充填开采技术。该技术包括开放式、袋式、混合式和分段阻隔式4种充填方式,对各种充填方式的充填过程、优缺点及适用条件进行了分析。结果表明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种理想的采空区充填材料;该材料及相应的充填开采方法是未来采空区充填开采技术的发展方向之一。     

超高水材料开放式充填FLAC3D数值模拟应用研究

超高水材料是一种新型的采空区充填材料,以该材料为基础的采空区开放式充填技术具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,充填与开采互不影响等显著优点.结合超高水材料充填工艺的特点,采用FLAC3D数值模拟软件,模拟不同开采方式下采空区上覆岩层的移动情况,分析了超高水材料控制顶板下沉,抑制地表沉陷的机理.陶一煤矿充填试验面...     

超高水材料阻隔式充填开采技术

超高水材料是一种水体积可达95%～97%,水灰比接近11∶1的采空区充填材料。结合超高水材料的基本性能,针对近水平煤层充填开采的难点,提出了阻隔式充填方法,通过对地表移动变形的观测表明,充填对控制地表下沉产生了决定性作用。该充填方式成功实施说明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料阻隔式填开采技术是一种适合于近水平煤层的充填方法。     

超高水材料袋式充填开采研究

为了解放建筑物下压煤问题,采用新型的超高水材料作为采空区充填物,水体积和水灰比分别可达97%和11∶1.结合超高水材料的基本性能,提出进行采空区袋式充填开采.该技术将超高水材料混合浆液充入预先在采空区架设好的充填袋内,凝固后的充填体控制上覆岩层活动,以达到有效减缓地面沉降的目的.该技术在陶一煤矿充填试验面的成功运用说明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种性能良好的采空区充填材料;超高水材料袋式充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的煤矿绿色开采方法,具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,实际应用与操作方便,对煤矿地质条件及采煤工艺适应性强等显著优点.     

近水平浅埋煤层超高水材料充填工艺与方法

超高水材料是一种新发明的采空区充填材料,水体积可达97%,水灰比可接近11∶1。针对近水平浅埋煤层超高水材料充填的难点,本文通过对超高水材料基本性能的研究,提出了阻隔式充填方法。该方法在采空区后方架设隔离墙抬高充填液面,使浆体迅速接顶,凝固后的固结体可控制顶板及上覆岩层活动,从而达到有效减缓地面沉降的目的。这是超高水材料充填开采技术在近水平浅埋煤层的首次应用,在田庄煤矿取得成功说明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的方法,是符合绿色开采方向的成果。     

超高水材料分段阻隔式充填开采研究

超高水材料是一种新发明的采空区充填材料,水体积可达97%,水灰比可达11∶ 1.针对我国建筑物下压煤充填开采技术在实际应用中存在的不足,通过对超高水材料基本性能的研究,提出了分段阻隔式充填开采,通过构筑简易挡板或专用充填液压支架隔离采空区,有利于抬高充填液面,使浆体迅速接顶,增强了该方法对煤矿地质条件的适应性;凝固后的固结体可控制顶板及上覆岩层活动,从而达到有效减缓地面沉降的目的.超高水材料阻隔式充填开采技术在田庄煤矿进行首次应用并取得成功,其实践说明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料阻隔式填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进方法,符合绿色开采方向.     

煤矿井下超高水材料开放式充填开采技术的应用研究

本文在对超高水材料充填性能研究的基础上,进行了开放式充填方法研究。该技术将超高水材料两种组分分别注入采空区,二者接触反应之后,胶结、凝固成一整体结构充满采空区,有效支撑上覆岩层,减少地面沉降和直接顶冒落现象。现场应用结果显示,本技术能够有效充填采空区,充填开采后,采空区充填率均在85%以上,采场矿压显现程度明显降低。     

超高水材料开放式充填开采研究

针对我国建筑物下压煤充填开采技术在实际应用中存在的不足,本文通过对超高水材料基本性能的研究,提出进行采空区开放式充填开采,这可使具有高流动性的超高水材料浆液在岩层活动期内自行流入煤层开采后所形成的"采空"空间并在可控时间内胶结、凝聚,凝固后的充填体与垮矸以及围岩形成一完整的结构体来控制上覆岩层活动,从而达到有效减缓地面沉降的目的.研究结果表明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料开放式充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的方法,是符合绿色开采方向的成果.     

超高水材料在煤矿的系列应用技术

基于超高水材料速凝早强、强度可调、再胶结等基本特性,针对煤炭开采过程中遇到的实际问题,制定了超高水材料制浆输送工艺流程,发明了超高水材料充填液压支架,并将超高水材料应用于充填采煤、沿空留巷、采空区地面注浆加固、采空区防灭火技术、"两步法"注浆改造奥灰含水层等领域。结果表明:在对采空区实施充填开采后,采空区上覆岩层活动较为平稳,没有出现明显的周期来压现象,其充填效果较好;将超高水材料用于采空区灭火,不仅起到隔绝空气的作用,同时也阻止了有害气体的挥发,降低了空气中有毒有害物质浓度,减少了材料用量,降低了充填成本。超高水材料作为一种新型矿山充填材料在煤矿多个领域中的应用技术已基本成熟。     

超高水材料液压支架后挂袋充填技术

超高水材料是一种新型绿色环保的材料,以该材料为基础的充填开采技术能够很好的解决建筑物下压煤的问题。介绍了超高水材料液压架后挂包充填开采技术实施过程,以陶一煤矿充2工作面为例介绍了相关的采煤工艺与充填工艺,并对影响充填效果的因素进行了分析。工程实践表明:超高水材料充填工作面矿压显现不明显,凝结后的充填体可以有效的控制采空区顶板,限制地表下沉。     

倾斜煤层的超高水材料混合固结充填法

为解决超高水材料开放式充填受煤层倾角影响较大的缺点,实现倾斜煤层安全、高效的充填开采,创新性地提出了混合充填的新思路,形成了超高水材料混合固结充填技术并深入地进行了可行性分析。给出了相关充填工艺流程：首先填充固体充填物,之后充填高水材料,待浆液液面达到要求高度后,进行二次充填固体充填物。分析了该技术的充填机理和能够控制上覆岩层运动的实质,总结了技术的特色和优点。认为该充填技术合理地利用了煤层倾角,达到了充填不受煤层倾角限制的目地,解决了开放式充填的技术难题,同时还进一步提高了控制地表移动的能力。此外,超高水材料混合固结充填成本低廉,采煤与充填互不影响,为提高倾斜煤层滞压资源采出率、减缓地表损害提供了新的手段,具有广阔的应用前景。     

超高水材料分段开放式充填开采研究

超高水材料充填工艺是近年来发展较快的一种“三下”充填开采工艺。通过对超高水材料性能的研究及总结近年来在多个煤矿中的试验和应用所取得的经验,针对新光集团刘东煤矿煤层倾角较大的情况,提出了超高水材料预留煤柱分段开放式充填开采。通过留设煤柱和构筑隔离墙的方法隔离采空区,形成一个封闭的空间,对采空区进行充填,超高水材料浆液的高流动性可使其自行流入“采空”空间,并在短时间内凝结,通过固结体与垮矸形成的结构体控制上覆岩层活动,从而达到减缓地面沉降的目的。结果表明：在复杂的地质条件下,分段开放式充填工艺为超高水材料充填开采带来了更大的灵活性,使其具有了更广泛的应用空间。     

俯采超高水材料充填体稳定性控制研究

由于受到工作面的倾斜作用,在俯采阶段采用超高水材料袋式充填时,充填体易向煤壁方向塌落。为了克服这一难题,以山西大庄煤矿813充填工作面为研究对象,通过简要力学模型分析充填体失稳原因,提出了稳定性控制方法：调整超高水材料的配比及加强对充填体的支护。俯采超高水材料充填在大庄煤矿首次应用并取得成功,其实践说明：超高水材料是性能良好的充填材料,可以克服俯采条件下的充填体易失稳等难题。     

突出矿井深部巷道沿空留巷技术研究与应用

通过对高水充填材料的力学特性及沿空留巷矿压显现规律的研究与分析,并针对车集煤矿煤与瓦斯突出矿井大埋深特殊条件,选择高水材料巷旁充填工艺进行沿空留巷。从沿空留巷围岩稳定性控制入手,构建"充填体+锚杆、锚索"复合支护系统。在实践应用过程中,通过对巷道、充填体等矿压显现情况进行观测、分析,优化了沿空留巷支护参数与工艺,确保了突出矿井大埋深条件下沿空留巷成功,提高了采区煤炭资源采出率,保证了矿井采掘抽接替,为类似条件下沿空留巷提供了理论与实践参考。     

大型机械化作业下固体废物充填处理超大型采空区

针对超大型采空区传统处理方法具有成本高、技术难度大、安全风险大、效率低等不足，将固废资源利用与采空区处理有机结合，利用固体废弃物对大型采空区进行充填处理，并研究了充填工艺及安全控制方法。以福建龙岩某矿山为例，首先采用Mathews稳定性图解方法对该矿3个超大型采空区的稳定性进行了分析，认为采空区具备了进行大规模机械化充填作业的条件；然后对废弃物充填材料的性质及合理配比进行了试验，得到了建筑垃圾与尾矿砂的最佳配比（体积比）为5∶2；最后应用FLAC3D模拟方法分析了充填后的采空区对下部铁矿开采的影响，开采后顶板位移为5～8 mm、两帮位移为 2～4 mm，变形较小，采空区较稳定，通过对采空区处理费用及消纳建筑垃圾收入的综合分析，所提采空区处理方法的平均成本约9.13 元/m²，远低于其他采空区充填法。研究表明：采用大型机械化作业充填固体废物处理超大型采空区，有助于解决超大型采空区稳定问题，降低采矿成本，提高作业效率，满足非煤矿山超大型采空区处理和固体废物资源利用的实际需要。     

残采综放工作面过空巷围岩变形规律及关键技术研究

残采工作面会面临多层位多角度空巷进行回采,给工作面安全回采带来技术难题。以山西某矿6212残采综放工作面为背景,利用数值模拟分析了残采工作面过顶煤斜交空巷、底煤斜交空巷和交叉点围岩变形规律。模拟结果表明:至少应距离空巷25 m进行空巷加固措施,沿顶掘进的空巷底板塑性区发育明显,交叉点围岩应力集中程度高,应加强支护和管理。针对现场空巷的空间位置,提出了密集支柱或木垛、锚网索、超高水材料注浆预充填等过空巷关键支护技术,保证了残采工作面的安全回采。     

超高水材料袋式长壁充填开采覆岩控制技术研究与应用

系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采“支架-围岩”关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工作面充填开采地质与开采技术条件,开发并实施了隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填、离层区打钻补注浆充填等充填率保障技术与工艺。现场实测结果表明,超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉：① 工作面巷道顶底板最大移近量为258 mm,两帮最大移近量为183 mm,围岩变形较小;② 微震监测系统表明,2515工作面超前破裂范围为20~30 m,围岩破裂高（深）度为顶板以上40 m至底板以下10 m,1个月后（推进距离60 m左右）已充填区域微震事件逐渐消失;③ 地表最大下沉量为265 mm,实测下沉系数为0.06。     

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。     

长壁开采老采空区带状注浆设计方法

在分析老采空区残余沉降机理的基础上,结合开采沉陷理论,对控制老采空区残余沉降的注浆充填的技术方法进行了研究.得到如下结论：控制老采空区残余移动变形的关键是控制垮落带和断裂带内岩体的变形.在一定开采深度下,老采空区注浆充填可采用带状注浆充填.当开采深度小于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,注浆孔间距为2倍的浆液扩散半径;当开采深度大于导水断裂带高度和地面建筑载荷作用深度时,给出了带状注浆充填注浆孔间距计算公式及注浆孔布设原则.注浆孔首先应布置在距离工作面边缘内20 m范围内、急倾斜煤层上山方向和断层发育区域,以充填采空区边缘的空洞和欠压密区.