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.     

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。     

采空区充填法的应用现状与发展前景

介绍了国内外采空区充填工艺现状,总结了传统矿山采空区充填工艺的特点,对我国充填采矿现状和充填采矿的种类进行了分析,对充填技术的应用前景进行了展望.     

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.     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层古溶洞充填特征与垂向物性分布

塔河油田古岩溶储层的储集性能与溶洞内部充填特征密切相关。通过对露头、岩心和成像测井的直接认知,区分了溶洞内部的充填物类型和充填程度,开展了溶洞充填特征的识别研究,最后建立了溶洞充填结构模式,并探讨了基于充填特征的古溶洞物性分布特征。研究认为,溶洞充填物主要有搬运型沉积物、垮塌型堆积物及化学型胶结物三种类型,溶洞充填程度可分为部分充填型溶洞和全充填型溶洞;不同充填特征的溶洞表现出不同的测井响应特征;溶洞的充填结构具有“多期次、准层状”的特点,垮塌角砾岩充填多与砂泥混积,物性较差,砂泥岩充填段物性相对较好,整体孔隙度分布表现出多段韵律叠加的特征。     

条带充填开采隔水岩组与充填条带运移规律研究

浅部煤层开采诱发地表生态恶化,采取条带充填是控制潜水流失的根本途径之一,为了设计出合理的充填参数,以榆神府浅埋煤层特殊保水开采区地质条件为研究背景,配制出了砂基膏体充填材料,测试了砂基膏体充填材料和粘土层的基本力学参数,开发了砂基膏体充填材料和粘土层的相似材料,相似材料基本实现了全应力应变相似,并在此基础上开展了多组走向长壁条带充填开采的物理相似模拟实验,得出了不同充填间隔宽度和充填条带宽度对"上行裂隙"与"下行裂隙"发育高度的影响规律,获得了不同充填间隔宽度和充填条带高宽比对隔水岩组运移的影响规律,为条带充填开采提供了技术支撑。     

煤矿充填三维仿真系统的研究与应用

在介绍煤矿充填技术发展现状的基础上,运用虚拟现实技术对可实行的充填方案进行仿真模拟,探讨了三维实体建模、充填过程演示和充填效果比较等关键性技术.同时结合实例,阐述了煤矿通过充填三维仿真来进行充填方案的设计与选择的重要性和现实意义.在充填方案前期策划中,可视化三维仿真技术的应用突破了传统的可视化程度不高的缺点,使充填方案的设计更加直观形象、更容易理解,也为将来煤矿充填技术的推广应用提供了一个新方式.     

改进蒙特卡洛算法及其在高阶段充填采矿中的应用

用简便、经济、可靠的方法产生随机数是蒙特卡洛法应用的关键.用Logistic迭代方程产生随机数,不仅简单可靠,而且符合要求,改进了蒙特卡洛算法,为工程可靠性计算提供了一种新的方法.对高阶段充填体进行了力学分析,采用微元应力分析法,推导了分层充填力学计算公式.用改进蒙特卡洛算法分析了高阶段充填体稳定性,并应用于某铜矿5号采场高阶段充填设计.研究结果表明,充填体暴露高度越高,充填体内应力越大,充填体暴露长度越小,充填体向上下盘围岩转移应力的效果越显著,因此缩短采场长度有利于充填体稳定性和降低充填成.     

满管自流膏体充填管路清洗技术研究及应用

在我国煤矿行业,长壁工作面壁后膏体充填采矿技术应用较晚,许多充填工艺和技术仍处于研究探索阶段。同时,由于所用膏体充填材料质量浓度较高,可达到80%左右,充填过程中管路清洗不彻底极易导致发生堵管事故。针对以上问题,结合岱庄煤矿管路充填开采实际,利用充填管路高差及冲洗水的重力势能,提出了一种可行、高效、安全的充填管路清洗技术。实践证明,该技术解决了制约膏体充填开采的管路清洗不彻底的难题,可以克服充填管路曲折、变坡的情况,促进了充填工作的开展。     

充填体强度设计知识库模型

综合分析了国内外充填矿山的工程实践资料,并用分形维数来表征充填材料的级配特性,将矿体埋藏深度、矿体长度、矿体厚度、充填体暴露高度、充填体暴露面积及充填材料分形维数6个因素作为输入,充填体设计强度作为输出,建立了充填体强度设计的神经网络知识库模型.为了避免神经网络易陷入局部极小以及收敛速度慢等缺陷,采用遗传算法对神经网络进行优化,提高了神经网络学习效率.通过对知识库模型进行检验,发现其具有很高的计算精度.研究表明,随着开采深度的增大,充填体设计强度必须随之增大;充填体侧向暴露面积越大,所要求的充填体强度越高.将该模型应用于三山岛金矿,设计了合理的充填体强度.     

金川镍矿全尾砂-棒磨砂混合充填材料工业充填试验研究

针对金川下向进路式胶结充填法采矿工艺,开展了全尾砂-棒磨砂混合充填料的工业试验研究。试验结果表明,添加30%的全尾砂充填料,不仅提高了充填体强度,而且还可降低充填体的沉缩率、改善砂浆流动性,完全满足金川矿山安全充填采矿的要求。开展全尾砂充填料的工业化生产,能够弥补棒磨砂充填料的严重不足,显著降低充填采矿成本,从而获得更好的经济效益和社会效益。     

充填开采充填率与地表移动规律的数值模拟研究

为研究充填开采重要参数充填率与地表移动变形之间的关系,结合某煤矿工作面,采用FLAC3D数值模拟方法,对充填开采不同充填率条件下地表沉降规律进行了模拟计算.结果表明:充填率与下沉系数呈指数关系,与水平变形和倾斜变形呈二次函数关系,与曲率变形为指数关系;当充填率增加时,地表变形快速减小,当充填率增加到80%以上时,地表下沉及变形值减小幅度趋缓;充填开采有效改善了围岩力学环境,不同的充填率影响了覆岩"三带"的岩体力学性质,使得下沉系数及地表变形与充填率呈非线性关系.本文结论对充填开采控制地表变形,保护地面建筑物具有一定的理论参考价值和实践指导意义.     

基于弹性薄板理论的充填挡墙厚度新模型

为了准确计算充填挡墙的厚度,选取一次充填高度和充填挡墙混凝土抗拉强度作为影响因素,基于弹性薄板理论,建立钢混充填挡墙厚度力学模型,推导一次充填高度、混凝土抗拉强度与充填挡墙厚度的关系式。以金川二矿区为工程分析实例,采用控制变量法(CVM)研究一次充填高度和混凝土抗拉强度与充填挡墙厚度的变化规律。研究结果表明:在充填挡墙尺寸和充填料浆物理力学参数一定的前提下,当一次充填高度不变时,充填挡墙的厚度随着混凝土抗拉强度的增大逐渐减小,呈1/2幂次关系;当混凝土抗拉强度不变时,充填挡墙的厚度随着一次充填高度的增加逐渐增大,呈1/2幂次关系。通过与已有充填挡墙厚度理论方法和结果比较,验证了新模型的正确性和合理性。     

条带充填置换条带煤柱技术研究

提出并阐明了采用条带充填开采置换条带煤柱的基理,分析了影响置换充填开采的关键因素,从充填体宽度、强度及充填方法方面研究了最佳充填开采模式.研究结果表明：条带充填体置换煤柱过程中,条带充填体起到“桥墩”作用,合理设计“桥墩”的支撑强度、宽度及充填方法以控制“关键层”运动幅度,是实现矿山压力的平稳转移和覆岩运动有效控制的关键;采场“关键层”的沉降量与“桥墩”的弹性模量E和宽度D密切相关,通过研究“关键层”的沉降量及充填成本与“桥墩”的弹性模量E和宽度D的关系可以确定最佳“桥墩”的弹性模量E和宽度D;采场的安全系数θ由充填体强度σt与宽度D决定,通过研究安全系数及充填成本与充填体强度及宽度的关系可以确定最佳充填体强度.     

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。     

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。     

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.     

西部地区钻井法凿井壁后充填模拟试验研究

针对西部富水弱胶结地层中深立井钻井井筒壁后充填技术难题,开展了壁后充填模拟试验,对充填效果、充填层抗压强度和抗渗性能进行了分析。以可可盖煤矿中央回风立井钻井井筒为工程原型,基于相似理论原理构建了变态模拟试验系统,采用高性能微膨胀充填材料进行了钻井井筒壁后充填模拟试验。研究结果表明,高性能微膨胀充填材料整体置换护壁泥浆效果好,模拟试验各段置换率均达到97%以上,平均置换率为99.0%;充填层固结体3d抗压强度大于10MPa, 28d抗压强度大于30MPa,其强度高、充填固井效果好;在流固耦合作用下,高性能微膨胀充填材料相较于传统水泥浆充填材料有更高的抗压强度和更好的抗渗性能,适宜作为深立井钻井井筒壁后充填材料。但模拟试验也发现,在模型最下部出现少量泥浆沉淀,该段置换效果相对较差。在实际工程充填前,调整泥浆参数、优化泥浆性能可以减少泥浆沉淀,提高工程充填效果。     

基于响应面法的膏体充填面顶板下沉多因素分析

基于响应面法试验设计及数据分析,利用有限差分软件UDEC模拟了不同充填体刚度、顶煤刚度、支架刚度、充填体强度下膏体充填工作面顶板下沉规律,分析了单因素及多因素交互作用下对膏体充填工作面顶板稳定性的影响及其原因。研究结果表明,膏体充填工作面顶板覆岩运动受单因素的影响程度大小依次为：顶煤刚度>充填体刚度>充填体强度>支架刚度;通过调节人为因素(充填体强度、充填体刚度、支架刚度)可以有效减少自然因素(顶煤刚度)对膏体充填工作面顶板下沉量的影响。研究得到了顶板下沉量与各因素之间的二次多项回归方程,可为控制特定开采地质条件下膏体充填工作面顶板下沉、选择合适充填体刚度与支架刚度提供一定的参考。     

“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。