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。     

高水材料在桃山煤矿井下充填实验

为了使采空区顶板得到有效控制,根据采空区充填体控制机理,利用高水材料,在七台河桃山煤矿九采区三井右四片进行了采空区部分充填的现场实验。对充填管路进行合理选择和布置,分析了充填体的力学、结构和让压作用机理。结果表明:该充填体可以实现主动接顶,有效防止老顶的变形,提高煤炭的采出率。现场实验各项指标均满足井下充填要求,可以为相似地质条件下进行煤矿采空区部分充填提供借鉴。     

薄煤层井下泵送矸石充填开采技术研究

针对北宿煤矿薄煤层开采,岩巷、半煤岩巷道掘进量大、辅助运输提升紧张及建筑物下压煤等问题,进行了煤矸石充填料配比试验研究和井下泵送充填系统与工艺设计.确定矸石充填料质量配比为：水∶粉煤灰∶煤矸石=1∶1∶10.采用大小矸石仓结合的方法,实现了矸石的井下运输、破碎、储存;各种充填材料在搅拌机作用下充分搅拌成似膏体状,再经煤矸石输送泵通过管路充填到采空区.该充填系统机械化程度高,实际应用与操作方便,对煤矿薄煤层地质条件适应性强.     

煤矸石充填骨料替代品可行性研究

为解决华泰矿业有限公司地下采空区危害及煤矸石骨料不足的问题，通过现场调研、室内试验、理论分析，对煤矸石充填骨料替代品砂岩、页岩、钢渣的物化性能及其充填配比实验和胶结机理进行深入研究。结果表明，钢渣是合适的替代骨料，其胶结体具有较高的抗压和抗拉强度；推荐水泥∶粉煤灰∶钢渣＝1∶8∶15，质量分数Cw＝70％～72％，减水剂添加量为水泥与粉煤灰质量总和的0.5％～1.0％。应用于华泰矿业的结果表明，该技术是可行的，钢渣的利用率高达100％，充填体的抗压强度高达2.0 MPa，顶板最大下沉量仅1.207 mm，未发生地表塌陷，矿石回收率达82.37％。应用该技术可以充分回收“三下”煤炭资源，具有较高的经济效益。     

镜铁山矿桦树沟铜矿全尾砂胶结充填物料性能研究

镜铁山矿桦树沟铜矿利用尾砂、水泥做为胶结材料充填采空区,通过对尾沙粒度、比重、塌落度、灰砂比,充填体性能等的参数研究,选择适宜矿山实际的参数,满足充填需要。     

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。     

提高江砂胶结充填体强度的试验

针对某硫铁矿应用长江砂胶结充填体存在的质量问题，采用向长江砂胶结充填料中加掺合料及减水剂的方法．结果表明，采用这种方法，提高了江砂胶结充填体的强度，为该矿安全采矿、充分回收资源提供了科学依据．     

尾砂胶结充填体损伤软-硬化本构模型

针对灰砂比分别为1∶4,1∶8和1∶10的尾砂胶结充填体进行了力学试验,得出了其在单轴压缩条件下的物理力学特性。根据统计损伤理论,在材料微元强度服从Weibull分布规律的基础上,引入有效损伤率参数来表征损伤材料的承载能力,建立尾砂胶结充填体在单轴压缩条件下的损伤软-硬化本构模型。经对比验算,尾砂胶结充填体损伤软-硬化模型与实验结果相吻合。该模型在体现尾砂胶结充填体损伤随机性、应变软化过程的同时,反映了尾砂胶结充填体峰后应变硬化过程及规律,为充填体强度设计提供了依据。     

巷旁充填沿空留巷技术及矿压显现规律

本文从充填材料、充填体支护参数、系统布置及充填工艺等几个方面对巷旁充填沿空留巷技术进行了研究与实践,通过控制充填材料承载特性和变形性能,改进了充填工艺,并对巷旁充填沿空留巷段进行了矿压观测,分析了巷旁充填沿空留巷及充填体的变形及受力情况.结果表明:巷旁充填沿空留巷技术能够有效地保证顶板的稳定性及完整性,充填体能够达到控制顶板下沉、适应顶板活动规律的要求.     

超高水材料采空区充填工艺系统与应用研究

为解放建筑物下压煤,结合超高水材料的基本性能和使用方法,提出进行超高水材抖采空区充填开采并设计了相应的充填工艺系统.详细介绍了浆液配制系统的工作原理并分析了其制浆能力和生产周期,研究了超高水材料浆液的流变性及其可泵性.研究表明:丰连续的超高水材料浆液配制系统能够提供连续的浆液,该系统生产能力大,周期短,材料配比准确;A、B单浆液流动性好,适合在管路中长距离输送,混合浆液的输送应在2/3凝结时间内完成,浆液输送时柱塞泵工作压力小,充填泵型号选择范围广.在密闭、潮湿、低温的采空区环境中,超高水材料是一种性能良好的"三下"采空区充填材料,充填工艺系统结构简单,机械化程度高,实际应用与操作方便,时煤矿地质条件适应性强.     

粉煤灰基胶结材料沿空留巷巷旁充填系统设计与试验

粉煤灰基胶结材料是针对双鸭山矿区资源条件试验成功的新型巷旁充填材料,结合该材料特性及新安矿3832综采工作面条件,进行沿空留巷巷旁充填系统的研发设计。工业试验表明该套系统运行安全可靠,完全满足了粉煤灰基胶结材料应用技术需求,对相似条件矿井实施沿空留巷具有一定参考价值。     

煤矿采空区智能充填深度神经网络算法

【目的】采空区智能充填是煤炭资源绿色安全智能高效开采的重要方向,其关键在于对井下采空区矸石充填过程进行智能决策与控制。【方法】为实现该目标,以采空区充填后围岩应力及变形作为监测指标,建立了一种采空区智能充填深度神经网络算法,该算法可以通过输入煤层埋深、厚度、工作面长度、直接顶厚度等关键基本参数,进行相应条件下不同充填方案的采场应力及围岩变形计算分析。将FLAC3D模拟400种不同条件下的充填开采结果作为数据集,对建立的智能充填深度神经网络算法进行训练测试,并和其余3种不同算法进行对比分析。【结果】结果表明：建立的智能充填深度神经网络算法总体优于随机森林、决策树和多元线性回归算法,每组数据运算平均速度仅为0.013 s;智能充填深度神经网络算法计算的顶板最大变形、工作面煤壁压力峰值、巷道超前支护距离等关键参数误差均值介于2%～8%之间;应用该算法针对现场实际条件进行测试,结果与现场实际结果基本吻合,表明该算法科学可行。【结论】本研究对煤矿绿色智能开采具有重要意义与价值。     

胶结充填开采两端固定岩梁模型及梁式断裂分析

考虑采空区胶结体在强度形成区内对顶板的支撑载荷与距离工作面长度呈线性关系,基于垮落法两端固定梁模型,建立胶结充填开采两端固定岩梁力学模型,得到岩梁剪切力、弯矩分布和两端支座反力的表达式;提出充填开采极限跨距概念,从岩梁抗拉、抗剪强度推导出极限跨距表达式;提出充填开采工作面极限推进速度概念,并推导出其表达式。应用模型和概念公式对某矿2414工作面进行计算。研究结果表明:充填开采时,岩梁最大剪切力、弯矩位于煤壁处,与垮落法开采相比,剪切力和弯矩更小;增加支柱(架)的支撑力,可减小岩梁两端剪切力和弯矩;按抗拉和抗剪强度计算充填开采极限跨距分别为24.6 m和85.8 m,胶结体须在12.5 d内形成抵抗上覆岩层载荷的强度;岩梁剪切力和弯矩分布均为非对称性;煤壁处的支座反力、弯矩分别为采空区侧岩梁端2.28和1.49倍;充填开采有利于采空区后部沿空巷道的维护。     

利用充填开采手段 消除煤矿重大隐患

邢台矿应用煤矸石粉煤灰等工业固体废弃物,充填井下采空区,不但有效抑制覆岩下沉破裂和地表变形,安全高效回收建下呆滞煤炭资源,延长矿井服务年限,而且从根源上消灭了采空区的水、火、瓦斯和冲击地压等重大隐患,实现"四防",提高安全保证程度。     

充填体注浆补强技术研究

充填体注莱补强。就是在建筑物下综合机械化充填采煤技术的基础上，对架后充填区域采用粉蝶灰．水泥浆．高水材料和水分别配置相应浆体，通过注浆管道输送到井下，熏后到达工作面采空区充填区域内预埋的注浆管，适时对松散充填体加固，形成以较高密实度和强度的充填体为主的上覆岩层支撑体系，有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内，实现村庄不撮迁，安全开采建筑物下遗留煤柱。试项目的成功实施，取得了较好的技术经济效果。     

采空区充填控制覆岩沉降相似模拟

采用相似材料模拟实验方法,对采空区充填控制地表沉陷相似材料模拟实验,模拟工作面采空区充填控制地表及覆岩移动,采用3种不同强度充填材料充填开采推进过程中工作面采空区,观测地表及覆岩移动规律.得到了充填开采条件下地表及覆岩的移动规律,充填材料的强度与地表下沉系数的关系,采空区充填的空间与充填时间的关系,为解决采空区充填开采提供了科学依据.     

湘西金矿极不稳固顶板的稳定性控制研究

作者运用边界单元法分析了湘西金矿充填料矿体二次回采采场围岩中的应力，确定了采场顶板中拉应力区和免压拱的位置，首次提出了利用免压拱控制采场顶板稳定性的观点；以此为基础设计和实施了回采前采用长锚索预控顶，回采时采用锚杆、金属网和喷浆护顶，回采后采用尾砂胶结充填采空区的联合控顶方案．试验结果表明，这种控顶方案是非常有效的，可在同类极不稳固顶板的稳定性控制中推广应用．     

孤岛煤柱膏体充填开采覆岩运动规律研究

为研究孤岛煤柱膏体充填开采覆岩运动规律,对岱庄煤矿2351膏体充填工作面支架压力进行了实际观测和分析。由于周围工作面回采结束时间较长,采空区内覆岩跨落后已经基本稳定。该工作面充填开采顶板初次来压步距为33.6 m,监测到的前4次周期来压步距分别为18.3、8.8、13.79、m。膏体充填条带煤柱开采采场与覆岩结构的特殊性决定了第一个周期来压步距相对较大。由于三面采空,虽然采用膏体充填采空区支撑上覆岩层,工作面顶板及其上覆岩层的断裂和下沉仍然十分显著。充填膏体的支撑作用使采场宏观矿压显现不明显,但三面的采空导致支架上的工作阻力较大,在推采停顿时间较长时矿压显现尤为明显。     

白庄煤矿沿空留巷数值模拟研究

应用UDEC软件模拟了沿空留巷巷道在锚杆、锚杆锚索、锚杆锚索加巷旁充填体等不同支护条件下的巷道变形破坏规律,以及侧向支承压力分布范围和大小,通过对比模拟结果可以看出：对于5 m厚的坚硬顶板,采用锚杆支护与锚杆、锚索支护均能有效支护巷道,效果相差不大;巷旁充填体强度达到10 MPa时,能够明显控制采空区侧顶板下沉量。     

铀尾砂胶结充填体三轴压缩试验及非线性强度准则研究

充填采矿法是矿山开采的重要施工方法,探究尾砂胶结充填体回填采空区后的强度特性具有重要的理论研究和工程实际意义。以铀尾砂胶结充填体为研究对象,研究砂灰比和围压对胶结充填体力学性能的影响。随后基于三种强度理论,以试验数据为基准,对不同砂灰比铀尾砂胶结充填体强度进行预测。研究结果表明砂灰比对尾砂胶结充填体的力学特性有较大的影响;（1）砂灰比为4,围压小于4MPa时,铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变软化型,砂灰比大于4.铀尾砂胶结充填体的应力-应变曲线呈应变硬化型（2）粘聚力和内摩擦角随着砂灰比的增大而减小,并逐渐趋于平稳。并呈指数下降趋势,（3）Rocker准则公式简单,能精准的预测不同砂灰比条件下铀尾砂胶结充填体的强度。并提出考虑砂灰比的铀尾砂胶结充填体的Rocker强度准则,并验证其具有良好的预测效果,上述研究将为矿山充填开采提供有益的参考。