长壁工作面矸石充填开采沉陷控制效果的初步分析

在简要介绍长壁工作面矸石充填采煤原理的基础上,分析了长壁工作面矸石充填开采沉陷机理和过程,提出了矸石充填开采的有效充填厚度和等效开采厚度的概念,建立了长壁工作面矸石充填开采覆岩破坏和地表沉陷的预测模式。并结合兖州矿区某煤矿3煤采区地质采矿条件,分析研究了矸石充填开采沉陷控制的具体效果。     

矸石直接充填及其效益分析

常规开采在地面堆积矸石山的同时引起开采沉陷.二者严重危害环境,并给煤矿本身和社会带来一系列问题.为此,提出了一条洁净开采途径,即矸石不出井直接充填井下.这样做,既可以消除矸石山,又可以减少开采沉陷.经分析,环境效益、经济效益、社会效益显著.建议尽快采取措施试验推广.井下矸石直接充填有利于可持续发展.     

综采工作面采空区矸石充填技术研究

为了减少煤矿矸石的排放,战轻开采沉陷危害,提高资源回收率,结合矿井实际情况,设计了掘进矸石储存及向综采工作面采空区充填通道,并对综采充填工艺进行优化研究,实现了综采工作面采空区高效充填.研究结果表明,综采工作面采空区矸石充填技术具有较好的社会及经济效益,对其它类似矿井充填开采提供借鉴.     

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.     

掘进矸石在井下的处理

针对常规开采在地面堆积矸石山的同时引起开采沉陷并严重危害环境的问题,提出了一条矸石不出井直接充填井下的洁净开采新途径,既可以消除矸石山,又可以减少开采沉陷,具有显著的环境效益、经济效益、社会效益,有利于煤矿可持续发展。     

宁东煤田“三下”压煤条带煤柱穿巷开采技术的适用性及其关键力学问题研究*

宁东能源基地是国家规划的13个亿吨级大型煤炭基地之一,是国内少有的百亿吨级整装煤田,随着各矿井陆续投产,常规开采中"三下"压煤、保护煤柱及边角残煤等引起了大量的煤炭损失,这与国家可持续发展的国策不符,而穿巷开采是回收宁东煤田"三下"压煤条带煤柱可行的办法,为此需要解决好三个关键问题:首先,在综合考虑地质条件等因素后确定技术方案,同时结合理论分析与现场监测等手段,做好"采留比"的设计,主要包括确定巷道临界宽度和兼顾经济性和安全性的最小煤柱宽度;其次,要控制好掘采后巷道的充填质量,必要的时候可以在充填体中注浆,以提高充填堆积体的整体强度和空间刚度,增强充填体对顶板的支撑能力和对煤柱的约束强度,以减轻顶板大范围离层;最后,为了保证穿巷开采的顺利实施,在开采工艺上可以采取间隔式跳采法,这样大大降低了掘采过程中巷间煤柱失稳的概率,提高了永久损失煤柱回收的效率。通过实施穿巷开采,地面基本实现无矸石堆存,地表沉陷和次生地质灾害得到有效控制,地下水系和地面生态环境破坏程度大幅度降低,实现绿色开采。     

采煤工作面的支护问题研究

该文分析了煤矿开采中沿空留巷开采方式的特点和存在的主要问题,并对当前煤矿生产中常用的密集支柱支护、矸石带支护和巷旁泵充填支护的主要特点,最后以沿空留巷带支护设计为例,讨论了采煤工作面的支护问题。     

建筑物下工作面部分矸石充填开采充填高度的确定

常村王庄煤矿S5-12工作面部分位于村庄保护煤柱。为实现部分充填开采后的地表沉陷变形可视化,采用概率积分法、距离幂次反比法和矩形网格模型的等值线绘制方法建立了部分充填开采时的地表沉陷变形预测方法。通过建立的预测方法计算得到满足地表建筑物安全时的煤柱内可采厚度为3.5 m,应用等效采高计算模型反推出此时的矸石最小充填高度为4.03 m。     

充填采煤技术的现状与发展分析

充填采煤一般是将矸石等固体废料用作充填材料进行井下充填,一方面能够减少矸石废料的排放量,另一方面还能够控制岩层移动与开采沦陷,保证地面建筑物的安全,保护土地资源。充填采煤是一种对环境破坏小、回收率高的矿井开采方法,能够提高煤矿作业对开采条件的适应性,尤其能够避免对地表造成的破坏。本文分析了充填采煤的技术现状及发展,对于煤矿充填开采实践具有一定的参考意义。     

采场厚硬覆岩沿空巷旁充填体动静载荷分析

为了解决厚硬覆岩下沿空留巷侧向爆破断顶施工难度大、工艺复杂的问题,研究充填体在动静载荷下适应性,拟采用巷旁充填柔性材料(矸石)实现留巷.通过刚、柔性约束矸石体试验,分析了不同粒径及横向支护应力对其承载力的影响,掌握了袋装矸石单轴压缩应力应变关系;基于建立的沿空巷旁侧向覆岩结构模型,得到了充填体动静载荷计算方法.研究结果表明:巷旁充填矸石能适应侧向悬顶旋转断裂产生的动静载荷,且施工简单,对厚硬及其类似覆岩下沿空留巷支护设计的确定提供了科学依据.     

煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷预计

为对煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷进行预计,运用"等价采高"的概念,建立了充填开采等价采高模型,得出了充填开采地表沉陷最大值计算公式;采用FLAC3D数值模拟软件对充填开采地表沉陷情况进行模拟,应用数学回归分析数值计算结果探究了充填开采地表下沉系数和等价采高的关系,最终确定高浓度胶结充填开采地表下沉系数与等价采高近似成数学常数的指数函数关系;结合现场工程实践,计算得出在特定条件下新阳矿充填开采地表下沉系数为0.11,地表沉陷预计最大值为72.6 mm,与其他采用充填开采技术工作面的地表沉陷实测结果基本一致.     

煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷预计

为对煤矿井下高浓度胶结充填开采地表沉陷进行预计,运用"等价采高"的概念,建立充填开采等价采高模型,得出了充填开采地表沉陷最大值计算公式;采用FLAC3D数值模拟软件对充填开采地表沉陷情况进行模拟,应用数学回归分析数值计算结果探究了充填开采地表下沉系数和等价采高的关系,最终确定高浓度胶结充填开采地表下沉系数与等价采高近似成数学常数e的指数函数关系;结合现场工程实践,计算得出在特定条件下新阳矿充填开采地表下沉系数为0.11,地表沉陷预计最大值为72.6 mm,与其他采用充填开采技术工作面的地表沉陷实测结果基本一致.     

邢台矿建筑物下充填开采沉陷规律的研究

为了保护井巷、建筑物、水体以及铁路等,使它们免受或少受开采的有害影响,减少地下资源的浪费,邢台矿首次采用建筑物下综合机械化充填采煤技术进行工业广场下开采,本文介绍了建筑下综合机械化充填采煤技术的主要思路,针对7606充填工作面建立岩移观测站,总结了开采沉陷规律及预计参数,并通过7608充填工作面对预计参数进行验证。结果显示:预计移动参数选取合理,预计方法正确,预计结果能较好的反映矸石粉煤灰充填开采的地表移动变形规律。     

矸石充填材料压缩力学特性试验研究

矸石充填材料的压缩力学特性关系到原生矸石充填开采的充填效果,为全面研究矸石充填材料的压缩力学特性从而提高矸石充填开采的充填效果,在实验室进行了不同粒径、不同级配的矸石压缩力学试验.试验结果表明,连续级配矸石抵抗变形能力最好,不连续级配矸石次之,单粒径矸石抵抗变形能力最弱;当采用不连续级配方案时,细料含量在30%时,矸石充填材料抵抗变形能力最强;当采用连续级配方案时,n=0.4时的矸石充填材料抵抗变形能力最强.在试验基础上,提出了粗料在矸石充填材料抵抗变形的过程中,主要是起到了增加矸石颗粒间相互滑动的摩擦力的作用,而细料(粒径5 mm)则主要是起到充填矸石颗粒间空隙的作用.因此,为更好地提高矸石充填体抵抗变形的能力,应使矸石颗粒的粗料与细料相配合,从而有效提高原生矸石充填开采的充填效果.     

绿色开采下矸石再利用技术分析

针对当前与煤炭开采相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出的现状,中国学者率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架,通过总结矸石直接充填采煤的技术框架,系统地介绍了综采矸石充填技术、普采矸石充填技术和巷采充填技术的充填开采系统布置、关键设备及充填开采工艺,提出矸石处理与利用应遵循减量化排放、再利用、再循环,适宜性、经济高效和环境效益最佳的原则。     

浅谈控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术

煤炭作为一种重要的能源资源得到广泛地应用,但煤炭在开采过程中往往会造成开采区地质沉陷,影响岩层表面的建筑物和使生态遭到破坏,而大量的建筑物的拆迁与生态环境的保护需要增加煤矿开采的投入,如何控制煤矿开采沉陷成为控制成本和保护环境的关键。本文通过对部分充填开采技术进行探讨,了解部分充填开采技术对于煤矿开采中预防发生沉陷的重要作用。     

充填开采工作面沿空留巷技术探讨

五沟煤矿生产任务重,接替紧张,掘进单进水平低,为保证工作面正常接替,五沟煤矿对充填开采首采工作面机巷进行了沿空留巷,先后采用了“垒砌矸石墙＋半断面”沿空留巷支护方法、“垒砌矸石墙＋锚栓”沿空留巷支护方法．“π型钢栗＋单体支柱”沿空留巷加强支护方法,通过不断改进,确定了最适合五沟煤矿的沿空留巷支护方法即“π型钢梁＋单体支柱”沿空留巷加强支护方法。     

普通混凝土矸石带联合巷帮支护沿空留巷试验

基于薄煤层厚灰岩顶板沿空留巷矿山压力显现规律,论证了采用普通混凝土矸石带联合巷帮支护沿空留巷的可行性,采用FLAC3D模拟分析了3个支护方案的留巷效果。通过建立顶板断裂的力学模型,提出临界悬臂梁的概念,并以此为基础得出充填体切断顶板需要的支护阻力和宽度。实践表明,采用矸石带支护初期顶板,有效控制了顶板初期下沉,有效弥补了混凝土初凝时间长和初凝强度低的缺点,采用混凝土作为充填体材料,很好地适应了采空区厚灰岩顶板岩层的运动,达到预期的留巷效果。     

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。     

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.