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。     

充填开采上覆岩层移动变形研究

为提高充填开采对上覆岩层移动控制效果,揭示充填开采上覆岩层移动变形规律。以山西焦煤新阳煤矿为工程背景,深入地剖析了充填开采地表沉降的3个关键因素:充填前顶底板移近量,充填体欠接顶量,充填体压缩量。认为提高充填体强度和充填率是控制上覆岩层移动的2个主要途径,其中通过控制充填率来减小上覆岩层移动效果更为明显,充填体强度对于控制上覆岩层移动是有限的。采用数值模拟分析了煤矿胶结充填开采下不同充填体强度和充填率对上覆岩层移动变形情况,并进行了曲线回归分析,得出了在一定充填率下上覆岩层的下沉量曲线,而且建立了等价采高、基岩高度与岩层最大垂直位移量之间的关系式,对预测充填开采地表最大变形,指导充填开采合理充填,起到了积极作用,有着广泛的应用前景。     

交错式充填对采空区上覆岩层的影响

针对充填开采成本较高、条带开采煤炭采出率较低等问题,根据某矿的地质资料,运用FLAC3D软件模拟交错式充填法和垮落法开采过程中上覆岩层的应力分布、垂直位移变化情况.结果表明：当采高为1 m、煤层距地表178.8 m时,垮落法开采的采空区中部出现0～4.1 MPa的拉应力;交错式充填的采空区上部压应力为2.0 ～3.0 MPa,采空区充填区域压应力为3.0 ～4.0 MPa,应力均小于原岩应力.垮落法采空区中部上覆岩层位移最大,向两侧逐渐减小;交错式充填采空区上覆岩层的位移较小,最大下沉量为0.006 m.在降低充填成本的情况下,交错式充填法能够有效控制采空区上覆岩层应力分布和下沉量,为“三下”采煤提供理论依据.     

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。     

缓倾斜中厚矿体充填开采上覆岩层运移规律研究

针对缓倾斜中厚矿体下行充填开采过程中岩层移动和地表塌陷规律展开了研究.通过FLAC3D三维数值计算确定典型勘探线剖面,以河砂为骨料,重晶石粉为胶结剂进行大型相似材料模型试验,利用3DEC数值分析软件对模型试验结果进行验证分析.结果表明,充填开采能有效抑制岩层移动和地表塌陷,使地表沉降范围集中在矿体顶部且沉降中心随下行开采过程中向矿体中心移动;深埋矿体的开采对上覆岩层移动范围的影响较浅埋矿体的采动影响小;岩层移动塌落的角度随开采深度的增加先变小后变大,最终沉降以筒型陷落为主.     

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。     

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.     

伊家河河堤下采煤危害性分析

河堤下采煤在确保煤矿井下安全的同时,还要保护地表水资源和堤坝的安全。根据水体下采煤的技术理论,在现场钻探、物探、导水裂隙带高度探测、地表移动变形监测的基础上,结舍煤矿具体的地质采矿条件,进行了上覆岩层破坏高度的计算、地表移动和变形的预计,从而对伊家河下采煤可能造成的危害性进行分析和论证。结果表明：河下煤层开采以后,留设了足够的防水煤岩柱,导水裂缝带不会波及到伊家河;根据河堤的危害程度,提出了相应的河堤维修保护技术措施,确保河下安全开采。     

基于连续-离散介质耦合的密实充填开采地表沉陷预测模型

为构建固体密实充填开采地表沉陷预测模型,首先结合现场钻孔窥视及相似材料模拟分析固体密实充填开采的覆岩变形特征;随后采用Winkler和Vlazov两类弹性地基梁建立基本顶力学模型,得到基本顶弯曲下沉方程;将基本顶的弯曲下沉视为上覆岩层沉降的边界条件,基于离散介质运移规律推导出固体密实充填开采的地表沉陷预测模型。最后将预测模型应用于花园煤矿,得到的下沉量预测值与实测值基本吻合,证实了模型的准确性。     

含水层下充填开采最小充填量的确定

为确定红阳煤矿含水层下1201工作面充填开采的最小充填量,采用理论分析和数值模拟的方法对不同充填高度时,充填开采后的覆岩破坏范围进行分析。应用板壳理论分析得出造成充填开采后覆岩破坏的条件是岩层承载的载荷大于临界载荷,并且岩层下方的自由空间高度大于岩层的极限位移,据此建立了充填开采覆岩破坏范围的计算方法。数值模拟分析了不同充填量时的覆岩破坏范围。两种分析方法都得到断裂带发育高度是跳变过程,而不是连续渐变的过程。结合理论分析和数值模拟结果确定最小充填量,采用钻探的方法对现场的覆岩破坏高度进行探测,探测结果与理论计算和数值模拟的结果高度吻合。说明采用板壳理论分析充填开采覆岩变形破坏过程准确可行。     

采场薄板矿压理论在矿压观测中的应用

根据煤层及其顶板岩层钻孔资料、煤层和岩层的物理力学性质指标、煤层开采技术条件等，应用采场薄板矿压理论对采煤工作面的矿压规律进行了理论计算分析、定量预测。     

薄煤层开采条件下地面建筑物移动变形观测

兖州矿区杨村煤矿火药库下采煤是该矿首次进行的建筑物下采煤试验研究项目。本文主要介绍该矿在薄煤层开采条件下地面建筑物所受到的采动损坏程度以及用对比法分析地表移动与房屋变表的关系，同时也分析研究了该矿具体地质采矿条件下地表岩层移动的一般规律。     

薄煤层开采条件下地面建筑物移动变形观测

兖州矿区杨村煤矿火药库下采煤是该矿首次进行的建筑物下采煤试验研究项目.本文主要介绍该矿在薄煤层开采条件下地面建筑物所受到的采动损坏程度以及用对比法分析地表移动与房屋变形的关系,同时也分析研究了该矿具体地质采矿条件下地表岩层移动的一般规律.     

大倾角逆断层条件下开采地表移动规律的研究

在测绘学科中,当地下资源开采中和开采后,为更好地监测和研究内部岩层和地表的沉陷规律,除采用常规的测量仪器进行地表和内部岩层位移量监测外,还可采用国际通用的岩土工程专业软件进行模拟、分析和计算。本文通过分析断层影响下的地表移动变形特征实测资料,利用有限元分析软件FLAC,就大倾角逆断层条件下开采引起的地表移动破坏规律进行了重点分析,提出了该地质条件下地表和围岩移动变形发展的趋势,尤其是在岩层内部和断层露头处的移动变形分析结论,对观测点、线的布设提供了指导,是地表和围岩观测的有益补充,同时为矿区及类似条件下"三下一上"采煤技术的研究提供了可靠的依据。     

覆岩采动的动态模拟与离层带充填技术研究

通过相似材料模拟实验方法，研究地下开采引起岩层内部的移动和变形规律，揭示了煤矿开采上覆岩层中断裂，破坏，移动与变形及离层的产生，发与分布的时空规律，为指导实施离层充填减沉技术及工程实践提供了科学依据。根据岩石变形和移动的分布特征，将采动覆岩进行分区，建立理论模型，为进一步进行计算机数值模拟奠定了基础。     

深部矿体胶结充填开采沉陷规律模拟分析

就深部矿体胶结充填开采覆岩的沉陷规律,结合具体的工程实例并对其影响因素进行分析,利用有限元分析软件ANSYS进行了数值模拟.结果表明:充填体能有效控制覆岩的变形,覆岩及地表的变形很微弱,覆岩层中没有出现明显的大面积裂缝带,而以整体的弯曲为其主要特征,弯曲带内岩层的移动过程是连续而有规律的.通过分析和比较后,初步揭示了深、浅部沉陷规律的差异.     

密集建筑物下首采区条带充填开采方法研究

根据密集群建筑物下首采区煤层赋存的特点,确定采用条带开采采煤方法,同时,采用概率积分法,研究了不同回采率和采煤方法对地表移动特征的影响,采用超高水材料充填开采回收条带煤柱的方法,提高了煤炭资源回采率,为其它类似矿井提供借鉴。     

不同采深地表移动变形规律的模拟研究

矿产资源从浅部开始开采,矿产的开采深度必然要随着浅部矿产资源的减少而逐渐增加,资源的开采由浅部开采在向深部开采发展,深部开采工程也将成为未来发展的必然趋势。深部开采及引发的一系列工程灾害问题将是世界上大多数主要采煤国家目前或将要面临的首要问题。本文利用FLAC数值模拟软件,根据矿山开采沉陷学,研究了不同开采深度与开采引起的岩层以及与地表移动变化规律之间的关系。通过研究,得出了在不同开采深度影响下,开采岩层垂直应力场的分布规律及地表的移动变形规律。     

煤矿岩层移动研究方法及展望

煤矿岩层移动研究对减少因采动造成的各类灾害,提高“三下”采煤效率等具有积极意义.结合岩层移动理论历史以及现有研究成果,将岩层移动研究方法分为经验类比法、理论模型方法、相似材料模拟、数值模拟4类,对各类方法进行了简要介绍.从传统方法、理论模型和数值方法等方面探讨了岩层移动的发展方向.     

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。