充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论及应用研究

充填开采是解决煤矿开采造成的环境问题,控制地表沉陷的有效技术途径之一.通过分析地表沉陷的形成过程及控制机理,提出了充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论,推导出了地表沉陷盆地体积计算公式.依据该理论进一步提出了控制地表沉陷的技术途径,包括提高采空区的充填率、提高充填料浆及充填体的物理力学性能及增大上覆岩层滞留空隙体积等.工程实践表明,充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论在煤矿膏体充填开采实践中得到了成功应用.     

新安煤矿井下沿空留巷巷旁充填实验

为实现对回采巷道顶板的有效支撑及巷道围岩的有效控制,根据沿空留巷围岩控制机理,研究粉煤灰-高水材料沿空留巷巷旁充填工艺,并在双鸭山新安煤矿综三工作面进行现场实验。结果表明:沿空留巷期间,巷道顶底板、两帮移近量随着与工作面距离的增加而增加;充填体可以实现主动接顶,有效防止老顶的变形,其强度随着时间的增加迅速提高;充填条带密实性较好,可阻止有害气体逸出。该研究为类似条件矿井沿空留巷巷旁充填提供了借鉴。     

“三废”胶结材料在建筑物下的充填开采实验

为有效控制采空区顶板下沉、安全回收工业广场下压煤,利用“三废”胶结充填材料,在八宝立井＋321区N4煤层工作面采空区进行了现场充填实验,分析了“三废”胶结充填材料的构成与性能及影响充填体强度的因素,对充填工艺进行了合理的布置,对充填体进行了跟踪观测。结果表明：该“三废”胶结材料制成的充填体可以实现主动接顶,使采空区顶板得到了有效控制。该研究为工业广场下压煤的安全回收提供了技术保障。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填开采研究进展

针对建筑垃圾环境问题和煤矿采空区沉陷及"三下"压煤问题,分析了建筑垃圾再生骨料和膏体充填煤矿采空区技术研究与应用现状,探讨了建筑垃圾再生骨料作为膏体充填骨料充填煤矿的可行性,指出该技术今后的主要研究方向:再生骨料膏体充填材料的可泵性、充填体强度、耐久性研究,再生骨料膏体充填工艺设计及充填后的效益评价。     

城市垃圾充填煤矿采空区控制地表沉陷技术研究

对当前两大环境问题(矿山地表沉陷和城市垃圾)所造成的危害进行了分析研究,根据城市垃圾处理和矿山充填开采研究现状,对当前利用城市垃圾充填煤矿采空区控制地表沉陷技术进行分析,提出其今后的研究重点:城市垃圾压缩及其固化性能关键技术,利用城市垃圾充填煤矿采空区的充填工艺设计,充填设备研究与开发,以及如何采取科学有效的手段防止垃圾充填可能造成的各种危害。     

从采充均衡论煤矿部分充填开采模式的选择

针对矿山充填开采中的3个采充均衡问题:采矿生产能力与充填生产能力、回填体积量与充填料供应量、充填成本与采矿效益;通过对比分析金属矿和煤矿的采充均衡问题,揭示金属矿选择采空区全部充填法可以实行采充均衡,煤矿淘汰该充填法的本质原因是不能实现采充均衡;提出的煤矿部分充填新概念是结合煤系矿床工程特点和充填目的的,从采充均衡角度阐述了部分充填可行性.     

城市生活垃圾充填煤矿采空区可行性研究

在城市生活垃圾处理日益严峻的情况下,根据生活垃圾处理、煤矿充填开采的研究现状,对利用城市生活垃圾作为充填材料充填煤矿采空区进行可行性的研究,解决煤矿充填材料来源困难的问题,同时可以改善人类居住环境。     

冶西煤矿采空区地基注浆加固技术

对冶西煤矿采空区用注浆法充填采空区及上覆的裂隙冒落带，以求加固地基。灌注材料选用水泥和粉煤灰，水固比为１∶１．５。灌注浆液的结石体充填率达７５％以上，由于地基加固的结果，采空区上方的路基承载力满足了高速公路对路基承载力的要求。     

采空区充填体强度分布规律试验研究

针对2种不同充填下料口位置,通过相似模型浆体充填试验,分析采空区充填浆体流动沉积规律及充填浆体颗粒质量分数分布规律,研究采空区充填体强度空间分布。根据采空区充填体强度分布特征,提出采空区充填体强度评价方法。研究结果表明:充填体强度受浆体颗粒质量分数影响,粗颗粒质量分数越大,其单轴抗压强度越大;充填浆体在流动沉积过程中,颗粒分布不均匀导致其充填体强度分布不均匀;在流动方向上,充填体强度分布基本符合正太分布规律,离充填口距离越大,粗颗粒质量分数越小,细颗粒质量分数越大,其充填体强度越小;在沉积方向上,充填体强度呈线性变化规律,随高度增加,粗颗粒质量分数降低,细颗粒质量分数增加,其强度线性降低;在采空区充填区域同时存在强度增强和损失区域,但只要该区域充填体强度大于规定的有效强度,即认为充填达到标准要求。     

煤矿充填开采的现状与发展趋势

本文结合前人的研究,对充填开采进行系统的阐述。利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法;既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以作为地下结构支撑体,减轻开采沉陷灾害,提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。     

神府浅埋煤层顶板破断运动规律

大量观测和模拟实验表明，薄基岩在厚沙覆盖层作用下的整体切落是顶板破断运动的主要方式。本文论述了对顶板破断运动及破断后运动的控制，指出保证足够的初撑力和采空区一定充填状况是控制要点。并进一步分析了基岩厚度、采高、推进速度对顶板破断的影响。     

矿井充水因素分析及水害防治措施

通过对庄旺煤矿矿井充水因素分析,得出结论:该矿充水水源包括地表水、2号煤层上覆砂岩裂隙含水层、采空区积水、奥灰水等4个方面;矿井充水通道包括导水断层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、封闭不良的钻孔等4个方面;本井田主要水害是来自矿井采空区积水、古空区积水和周边矿井采空区积水。基于以上结论,采取了相应的矿井水害防治措施。     

深井大断面沿空掘巷底臌变形控制技术研究

巷道支护问题一直是煤矿安全生产和建设的难题之一,根据深井大断面沿空掘巷难支护的特点,数值模拟分析了加固巷道不同部位的效果及其机理,提出"强顶、固帮、控底"全断面控制深井大断面沿空掘巷底臌变形的技术思路,并应用于工程实践,取得了良好的技术经济效果。     

采动过程中覆岩破碎区碎胀性走向分布特征

为了探究采动过程中覆岩破碎区碎胀性在走向分布规律,采用UDEC数值模拟及相似模拟手段分析了煤层顶板运移规律及碎胀系数分布特征。结果表明：随着采空区上覆岩层空间结构发展的演化,煤层顶板下沉量由下至上逐层降低,并最终趋于稳定;在工作面推进方向上,碎胀系数不断降低,且呈现出一定的分区特性,随回采呈现动态变化的周期性前移,其在走向上划分为三个区域,即：自然堆积区、载荷影响区、逐渐压实区。最后,确定浆体充填滞后距离为60m,现场试验邻位注浆充填效果良好。     

极近距离采空区下交错开采顶板灾害防治极近距离采空区下交错开采顶板灾害防治

通过对岱庄煤矿4300采区工作面的顸板结构分析,得出了上部极近距离煤层开采后,下部煤层顶板形成极易漏冒的“块体-散体-梁”结构。采用数值模拟方法对下部工作面超前支承压力和上部采空区侧向支承压力共同作牌下的高应力状态进行了模拟,结果袁明,工作面前方煤体易失稳变形。针对工作面过采区前及采空区下开采易出现的顶板灾害事故,提出了工作面局部充填等相应的解决方案。     

活井旺采采空区飓风灾害的理论预测与防灾工程设计

依据活井21^上 303旺采工作面的布置与开采情况，参照1-2上煤层的顶板赋存结构条件，分析预测在1—2^上 煤层顶板在采空区整体切落时现有采空区飓风灾害的程度，并评价现场实施的防灾工程的安全程度，对今后的防灾工程决策具有重要意义。理论预测成果和评价设计方法在现场实际应用，效果良好，证明其科学可靠性。     

粉煤灰基胶结材料袋式条带充填开采实验

为了防控采空区覆岩地表移动,解放"三下"压煤,利用新型粉煤灰基胶结材料,在七台河桃山矿93#煤层采空区进行了工业实验。通过制浆系统制得充填浆料后用管路输送到采空区充填袋,待材料硬化充填体有自立能力后撤掉支柱及模板,大量充填袋形成充填条带后替代保护煤柱。该方法在桃山矿充填开采实验后,结果表明:粉煤灰基胶结材料形成充填体后,早期强度增长迅速,煤炭采出率提高40%,实现顶板无破断、地表微沉陷的效果。     

红岭多金属矿复杂采空区稳定性

为确保矿山的正常安全生产和经济效益,以红岭多金属矿复杂采空区为例,针对遗留的大量采空区问题,进行稳定性研究。在现场监测数据基础上,通过数值模拟及K.B.鲁别涅依他公式法分别研究了空区间柱、顶板和上下盘围岩的稳定性,并与现场实际情况做对比分析。结果表明：将现场调查结果、数值模拟方法及经验公式分析方法相结合,对空区稳定性进行综合评判,全面地获得复杂采空区的稳定性情况以及潜在破坏区域,可更有效地指导工程实践,研究结果可为下一步矿山安全回采提供依据。