岱庄煤矿条带煤柱矸石膏体充填开采地表沉陷研究

 摘要：针对岱庄煤矿村庄压煤严重,矿井服务年限缩短,而传统条带法开采后遗留条带煤柱储量丰富的现状,根据国内煤矿膏体充填开采技术发展水平和煤矿绿色开采的发展要求,在分析现有建筑物下开采技术途径的基础上提出了采用矸石膏体充填材料充填进行建筑物下遗留条带煤柱开采, 通过对矸石膏体充填开采地表沉陷控制原理的分析研究,实施了建筑物下矸石膏体充填开采,并对地表沉陷进行了预计实测。该技术项目的研究将为我国“三下”压煤条带煤柱回收及矸石井下利用提供了前沿技术开发思路,对解放村庄下呆滞煤炭资源,提高资源回采率和经济效益,实现企业的可持续发展,具有重要的现实意义。截至2011年6月30日,已累计回收条带煤柱560m,置换原煤23.1万t,地表最大下沉量只有35 mm,远远小于原设计预计的300-400mm,地表变形控制效果非常好。     

田庄煤矿超高水材料充填开采技术的研究及应用

针对田庄煤矿村庄下压煤严重制约矿井的正常生产接续的现实,提出了超高水材料充填采煤技术。介绍了超高水材料充填工艺的具体流程。工作面按面长50 m布置,采20 m留10 m煤柱,采用"两采一充"的连续充填开采模式。通过对充填效果进行理论的分析,预计在充填条件下,地表下沉最大值430 mm,水平移动最大值100 mm,倾斜最大值1.8 mm/m,建筑物全部为I级破坏。     

许厂煤矿矸石置换充填开采模式研究

 针对许厂煤矿面临的村庄建筑物下压煤、矿井上下矸石大量堆积等问题,提出了在煤柱中掘进巷道并利用矸石回填以置换开采出部分条带煤柱的新技术。在条带开采后所留设得大煤柱中集中布置2条宽4.0m、高5.0m得矸石充填巷,巷间煤柱宽4.0m,利用井下产生的矸石对该巷道进行回填。通过对充填巷道围岩变形监测,测得两帮移近量最大为20mm,顶底板移近量最大为17mm;配合地表运动监测分析得出,地表下沉效果不明显,可保证地表建筑物的变形在I级变形之内。     

村庄压煤开采技术方案探讨

通过对巨开元煤业村庄压煤具体情况的分析,提出条带开采和(似)膏体胶结充填法开采两种方案,确保实现地表建筑物的允许下沉变形。条带开采关键是确定开采和留设煤柱参数;膏体胶结充填关键是通过预制膏体砂浆充填,控制采空区顶板下沉离层。两种方案要根据综合经济效益对比选择。     

膏体充填回收孤岛煤柱围岩控制技术研究

随着煤矿的长期开采，各种孤岛煤柱的安全、高采出率回收成为矿井亟待解决的难题。针对朱村矿东一下山保护煤柱回收难题，采用膏体充填法进行回采。分别从工作面液压支架与围岩的相互作用关系及支护强度要求、充填期间“充填体—上覆岩层”支撑结构体系的稳定性和充填体强度要求以及充填率对地表开采沉陷的影响3方面进行了分析研究。通过采用膏体充填开采，工作面巷道围岩稳定，上覆岩层无明显裂隙离层发育，表现为随工作面开采整体缓慢下沉状态；按开采高度2.5 m计算，地表下沉系数为0.137，地表建筑物在Ⅰ级损坏之内。     

煤矿充填体作用数值模拟研究及其机理分析

为了在建筑物下、水体下和铁路下采煤技术中应用条带开采技术和绿色充填开采技术,采用数值模拟方法,模拟研究了在条带开采后充填与否条件下不同采出率开采方案的煤柱、充填体的受力及变形状态,定量计算了不同采出率开采方案的地表沉陷量;较系统研究了充填体在采动围岩系统中的作用机理。结果表明,通过煤柱和充填体的垂直应力支撑、充填体的侧限作用,充填体能有效改善煤柱和围岩系统的应力条件,而煤柱和充填体的垂直应力与充填体水平应力随着采出率和留宽而变化趋势具有规律性,充填条带开采法是将来"三下"压煤绿色开采的有效途径。     

条带膏体充填开采地表沉陷研究

条带开采技术是有效解决"三下"压煤的主要技术之一。将条带开采和膏体充填两种方法有机结合,提出了条带膏体充填开采的新概念。以周源山煤矿24采区条带膏体充填开采为工程背景,基于FLAC3D软件分别对采宽、留宽均为50m的条带开采和条带膏体充填开采两种开采方案进行数值研究。研究结果表明,条带膏体充填开采的地表下沉值大于条带开采相应位置的地表下沉值,但是其下沉系数满足条带开采的允许下沉系数的要求,这说明条带开采理论应用于条带膏体充填开采中是可行的。研究结果对以后周源山煤矿24采区的充填开采有一定的指导意义,并为类似的工程实践提供一定参考。     

膏体充填法回收工业广场煤柱地表变形分析

运用地表沉陷预计软件MSPS,分别对工广煤柱回收前后地表变形程度,以及在地表下沉系数不同时的地表建筑物破坏程度作了详细分析,并根据"三下开采"规程判断建筑物损坏等级,以确定膏体充填法开采的可靠性,合理解决了工广压煤问题。     

黄土充填开采回收房式煤柱矿压显现规律

以神木县某矿黄土充填开采回收房式煤柱为工程背景,通过UDEC数值模拟软件对充填回收房式煤柱过程中工作面前方煤柱应力、工作面后方充填体应力及地表移动下沉进行了模拟研究。结果表明:随着开挖充填作业的进行,工作面前方煤柱支承应力逐渐增大,采场超前影响范围约为3个煤柱;充填体内应力变化呈"初始应力区-应力增大区-应力基本稳定区"规律;采用充填开采回收房式煤柱后地表的最大移动下沉量为338 mm,对地表的控制效果显著。     

条带残留煤柱膏体充填综采技术研究与应用

为了彻底解放建筑物下条带开采遗留煤柱资源,采用理论分析与现场实践结合的研究方法,对条带遗留煤柱膏体充填复采煤柱稳定性、覆岩结构变化特征和膏体充填技术参数进行了探讨,得出了合理膏体充填体强度、充填率、煤柱宽度等参数指标。研究表明:条带开采遗留煤柱膏体充填复采时合理的煤柱宽度为5.0 m;充填率不得低于70%;安全系数取k=1.5~2.0,当开采煤柱宽度小于50 m时,充填体28 d抗压强度不小于5.0 MPa;当开采煤柱宽度小于100 m,充填体28 d抗压强度不小于2.6 MPa。以济北矿区岱庄煤矿生产技术条件,提出了条带遗留煤柱膏体充填开采回收技术,并确定了合理的工艺参数。实测表明,膏体充填开采达到充分采动后,地表最大下沉值为220 mm,下沉系数为0.076,取得了良好的地表沉陷控制效果。     

村庄下厚煤层综合机械化矸石充填开采地表沉陷与变形分析

为解放村庄下浅埋厚煤层资源,延长矿井服务年限,同时保证地面建筑物的安全使用,需开展浅埋厚煤层综合机械化矸石充填开采控制地表沉陷变形研究。以潞安集团王庄煤矿52采区5201工作面为例,首先对该矿井矸石进行了一系列级配试验,以提高矸石充填体的充实率;然后根据综合机械化矸石充填开采工艺设计了3种充实率控制方案,同时基于等价采高开采沉陷预计分析得出3种充实率控制方案的地表移动与变形值;最后依据地面建筑物损坏等级、矸石充填量以及充填工艺等因素综合确定了最佳充实率控制方案。研究表明:该方案实施不但能确保地面建筑物的安全使用,同时还节约了矸石充填材料。     

特厚煤层充填开采对地表村庄的影响研究

随着煤炭资源的不断开发,"三下"(建筑物下、水体下、道路下)压煤问题越来越突出,充填采煤法成为"三下"压煤开采的有效方法。基于公格营子矿特厚煤层似膏体充填开采实践,通过充填开采地表沉陷实际观测和地表移动变形的预计分析,结合地表建筑的受损等级标准,就充填开采对地表村庄的影响进行了研究。结果表明,似膏体巷式充填开采控制地表下沉的效果良好,地表沉陷下沉系数为3.5%。特厚煤层全部充填开采后,村庄范围地表移动变形不明显,将不会影响村庄范围内的建筑物正常使用。     

建筑物下煤矸石充填开采技术及实践

煤炭是支撑我国能源生产的基础资源,煤炭的持续、大规模开采造成了许多问题,如矿区生态破坏、建筑物沉降。因此,建筑物下回填控制地层和地表下沉的技术非常重要。目前,煤层颗粒物质、胶结材料和高含水率材料主要用于回填。总结了煤矿使用的回填材料CGFB的类型以及回填过程,提出了矸石充填开采技术的指导原则。实验结果表明随着工作面倾斜长度的增加,沉陷区和待回填区的面积增加。根据模拟结果,提出了煤矸石运动时间的优化方案,并对矸石回填采矿法进行了优化设计,确定了工作面倾斜长度,并缩短工作面以获得较高的充填率,保障了建筑物的安全性。     

陶一矿超高水材料充填开采试验研究

 针对邯郸矿业集团各矿“三下”压煤量大、煤炭资源采出率低的现状,在陶一矿进行了超高水材料充填开采技术研究与试验。在该技术中,选用超高水材料构筑采空区充填体,发明了与该材料性能配套的充填方法,并研制了大流量制浆充填工艺系统。结果表明：应用该技术可以有效地控制采空区上覆岩层的活动和地表的沉陷,解放“三下”压煤,延长矿井服务年限,产生极大的经济和社会效益。     

天裕煤矿厚煤层充填综采工艺研究

为有效开采“三下”呆滞厚煤层,保障安全高效生产,结合天裕煤矿的工程地质构造、煤层赋存条件等,提出采用厚煤层充填综采法。通过充采工作面的合理布置,采用伪斜仰采的方式开采,工作面采用“采二充一”的方式连续作业,利用膏体充填材料进行架后充填,充填体平均强度达7.1MPa,地表下沉量仅为5mm,经济效益显著。     

基于概率积分法的非充分采动地表沉陷预计

根据邯郸矿区某矿工业广场下2103工作面非充分采动的技术条件,由工作面的宽深比对预计参数进行修正,采用修正后的参数按照概率积分法进行地表沉陷预计。由已推进部分造成的地面建筑物倾斜观测值的比较可以看出,参数选取合理。从地表变形规律可以看出,非充分采动的各种变形值都比充分采动要小,而煤层倾角则造成了下沉盆地向下山方向偏移,致使下山方向拐点处的建筑物损坏严重。     

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究

采动影响下厚黄土层沉陷规律研究对指导矿区进行“三下”压煤开采设计和完善开采沉陷预计理论等工作具有重要意义。为得到采动影响下厚黄土层沉陷规律,以阳湾沟煤矿6204工作面采动影响下上覆厚黄土层为研究对象,采用钻孔电视探测和多点位移传感器实时监测等方法,探测黄土层内裂隙分布情况以及黄土层内部采动沉陷规律。结果表明：厚黄土层完整性好,内部无明显裂隙;厚黄土层近于整体下沉,且其下沉值近似等于地表下沉值,黄土层与地表同步运动。     

建筑物下充填条带开采方案设计及效果评价

为了解放建筑物下煤炭资源,以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景,基于超高水材料充填开采技术,提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上,采用概率积分法基本原理,进行了地表变形预计,并对开采方案进行了优化设计,并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采,分别可采出煤炭资源330.17万t、216.88万t,采出率分别为70%、45%,地表最大下沉分别为1 390 mm、1 420 mm,最大倾斜均为10.9 mm/m,建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。     

煤矿开采地表沉陷预测及其防治研究

以陕西某矿4号开采煤层为研究对象,通过地质条件分析和地表移动变形现场观测,得出非充分采动条件下对地表的沉降规律,并通过FLAC3D模拟进行验证。研究结果表明,仅有1个工作面开采时,地表下沉量很小,沉降系数为0028,没有对地表的建筑物造成破坏;当2个工作面交替回采时,地表的沉降变形明显增大,沉降系数达到了015,属于非充分采动范围,不对地表建筑物造成破坏。开采工作面数量的增多不会增大地表的移动范围,使得地表下沉量和下沉速度显著增大,主要是受坚硬顶板的控制。当采深大于15 m以后,地表进入充分采动状态,地表建筑物将遭到破坏。研究结果阐明了煤矿工作面开采后的地表沉陷规律,也为相似地质条件矿井的地表沉降防治提供了参考。