煤矿井下矸石充填技术——实现绿色开采的重大技术突破

简要介绍了绿色开采的重大技术突破--煤矿井下矸石充填技术的技术经济效益和环境效益,指出该技术是我国煤炭工业协调、健康、可持续发展的方向.     

覆岩离层注浆充填效果的综合评价

为了获得覆岩离层充填后地表沉陷与覆岩破坏的效果,采用点、线结合的办法建立地表移动变形观测站监测地表移动与房屋变形规律,在井下采用仰孔分段注水法及前端泄露式多回路注(放)水系统对东滩煤矿14 308工作面覆岩离层注浆条件下采动导水裂隙带的破坏特征进行了连续探测.结果表明:离层注浆条件下地表的减沉率达到了38.5%,离层注浆时的采动导水裂隙带高度值略高于正常条件下的高度值.综合评价效果为类似矿井的安全开采提供了科学依据.     

好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水的研究

通过厌氧-好氧交替工艺培养好氧颗粒污泥,采用成熟好氧颗粒污泥处理高浓度氨氮废水,对不同pH、反应时间、进水浓度条件下好氧颗粒污泥微生物处理高浓度氨氮废水的效果进行了研究。实验结果表明,在进水氨氮浓度较高（460 mg/L）、pH为7~8、温度20℃左右的条件下,稳定运行15天,氨氮的去除率较高。     

高压富水充填溶腔释能降压技术

高压富水充填溶腔具有水量大、水压高、规模范围大、充填介质复杂的特征,工程施工风险极高,采用传统的注浆法进行处理,受地层的不均一性、材料选择、技术水平的影响,难免会出现注浆盲区,施工中一旦注浆盲区被高压水击穿,将会发生大规模突水突泥,造成灾害。针对宜万铁路所遇到的高压富水充填溶腔,通过科技攻关,提出采取释能降压新技术进行处治。经现场实践,安全、经济、可靠,并取得了成功。释能降压技术是针对高压富水充填溶腔采取有计划、有目的的精确爆破揭示,从而释放溶腔所存储的能量,降低施工及运营过程中水土压力对隧道形成影响,之后,通过配套处治措施完成溶腔治理。     

高压挤压防砂充填带形态仿真模拟

出砂是疏松砂岩油藏开采中经常遇到的难题之一,目前最普遍采用的防砂方法是高压挤压砾石充填防砂技术,但由于对高压挤压后的充填带形态认识不清,导致工艺技术和施工参数不甚合理。文章以离散元理论为基础,利用两维颗粒流模拟软件PFC2D,针对疏松砂岩油藏,按照胶结强度弱、中、强三种情况分别选择三口井进行数值模拟。模拟结果显示,胶结强度不同的地层在高压挤压后,其充填带形态差别较大。胶结较强的疏松砂岩地层,高压挤压后充填带的形态接近于低渗油藏,胶结弱的疏松砂岩地层,高压挤压后井眼周围岩层被压散,沿最大主应力方向地层会出现数条裂缝,按常规模型计算将带来较大的计算偏差。     

川东北类前陆盆地须家河期盆-山耦合和层序充填样式

根据高分辨率层序界面识别和沉积序列综合分析,将川东北地区上三叠统须家河组划分为2个超长期和5个长期基准面旋回层序.这两个级别的层序演化和充填样式清晰地反映了川东北类前陆盆地晚三叠世须家河期盆-山耦合过程:相当于须二-须三段的"下成盆期",米仓山-大巴山构造山系以低幅隆升为主,川东北地区坳陷幅度小,物源供给与可容纳空间增长率基本持平,以发育辫状河三角洲-湖泊沉积体系为主,具有上升与下降半旋回相域沉积厚度近于相等的对称型层序结构和充填样式,反映相对稳定和均衡的盆-山耦合过程;相当于须四-须六段的"上成盆期",米仓山-大巴山开始进入强烈逆冲推覆和构造隆升阶段,川东北前陆盆地坳陷幅度急剧加大,碎屑物供给量骤然增多且远大于可容纳空间增长率,发育冲积扇-扇三角洲-辫状河三角洲沉积体系,盆内仍以发育上升与下降半旋回相域沉积厚度近于相等的对称型层序结构和充填样式为主,而近造山带的盆缘以发育上升半旋回相域沉积厚度远大于下降半旋回的不完全对称型层序充填样式为主,局部发育仅保留上升半旋回沉积记录的非对称型层序结构和充填样式,反映非均衡盆-山耦合特点.     

基于超静定理论及数值模拟的胶结矿柱稳定性分析

 为科学、精确地评价井下胶结矿柱的稳定性,提出基于超静定理论及数值模拟的矿柱稳定性分析方法。将人工胶结矿柱简化为超静定结构,建立超静定理论模型,计算矿柱在尾砂充填体不均匀侧压载荷、自重和顶部冒落拱压力综合作用下的最大应力,并采用Midas 有限元软件模拟分析矿柱的有效应力及应变位移,结合废石块胶结模型的单轴抗压强度试验值对矿柱的稳定性进行评价。以大红山铜矿人工胶结矿柱为例的分析结果显示,超静定理论模型计算的最大应力为6.27 MPa,数值模拟的最大应力、最大位移为3.55 MPa 和40.46 mm,试验测得的胶结废石块模型单轴抗压强度为10.9 MPa,表明采用超静定理论计算与数值模拟相结合评价矿柱稳定性的方法可行。     

基于海底开采的高倍线强阻力充填技术

 三山岛金矿新立矿区西南部矿体属海底开采,海底充填倍线达13,水平输送距离超过2000 m,属于高倍线强阻力输送充填料浆。为了解决充填料浆输送距离长、倍线高、输送阻力大等技术难题,进行了分级尾砂物化性能测试,充填骨料配比试验,管道输送阻力模拟等研究。研究结果表明,分级尾砂颗粒较粗,脱水性好,但是在输送过程中易沉降;添加细颗粒,能改善分级尾砂的流动性;推荐料浆配比为1：6~1：8,料浆输送质量分数为72%。通过充填料浆环管阻力输送试验和理论计算,得出料浆最大输送阻力为9MPa,除去自重水力压头,需加泵压6 MPa。工业应用结果表明,分级尾砂高倍线充填是可行的,为海底矿床安全开采提供了保障,实现了高倍线充填海底矿床。     

基于Fluent的分级尾砂料浆满管流输送技术

 针对某矿山分级尾砂充填料浆自由下落对管道产生严重磨损的现状,引入分级尾砂料浆满管流输送技术。基于Fluent软件,并结合运用工程流体力学和深井管道输送相关理论,对不同充填倍线条件下的分级尾砂料浆满管流输送的工作特性进行了数值分析。结果表明,满管流输送相对于自由下落系统可以大大降低料浆对管道的冲击磨损和管道所受的压力,且分级尾砂满管流输送系统的管道出口压力随充填倍线的增大而减小,系统总压力基本保持不变;管径的变化对充填料浆的水力坡度具有很大影响,变径管措施有助于深井充填中实现满管流输送;当充填倍线N=6.0时,该矿山分级尾砂在实现满管流输送的同时,弯管处压力损失达到最小值0.247 MPa。     

充填系统稳定性评价指标体系构建及定量分析

 充填采矿法广泛应用于深部矿产资源的开发过程中,而充填系统作为充填法开采的重要组成部分,是由许多子系统构成的复杂系统,其稳定性影响因素具有模糊性和随机性。本文引用层次分析法,从原料供给系统、浆体制备系统、浆体输送系统、采区系统及其他因素这5个方面对其影响因素进行定量分析。结果表明,防管道磨损技术、防堵爆管方式、充填料浆配合比、减压方式、充填料浆浓度、充填料浆坍落度、胶凝剂等对充填系统稳定性的影响最大。