缓倾斜磷矿条带充填法采场结构参数优化研究

为获得挑水河磷矿条带充填采矿法最优的采场结构参数,选取充填条带宽度、留空区条带宽度、盘区矿柱宽度等因素,进行了3因素3水平的正交模拟试验,利用FLAC3D软件进行数值模拟计算。选取顶板最大拉应力、充填体条带最大压应力、顶底板最大位移,充填体与盘区矿柱最大水平位移等指标综合评价分析,研究结果表明,挑水河缓倾斜磷矿条带充填法采场结构参数最优方案为充填体条带宽度10m,留空区条带宽度6m,盘区矿柱宽度20m。     

挑水河磷矿两步骤回采充填体力学参数反演

挑水河磷矿采用隔一采一条带开采嗣后充填采矿方法。目前,井下正在进行二步回采,充填体力学参数对二步回采的稳定性至关重要。在确定采场结构参数条带宽度为7m之后,再根据矿山现有不同配比的充填体进行参数反演。首先确定一个稳定的充填体强度之后,以该强度进行正交实验反演,优化出一个合理的充填体力学参数范围。     

挑水河磷矿充填系统智能化研究与应用

挑水河磷矿充填系统工艺难度大,不仅要实现粗骨料高强度充填,还存在充填管路长,缓倾斜下向泵送易离析等难点,传统的逻辑控制系统已经不能满足工艺的要求。对充填系统工艺特点进行了分析,确定运用可靠的信号传输网络、智能化的设备仪表和先进的控制软件算法实现长距离大管径充填管网的故障自诊断处理技术和非胶结料浆快速精准制备控制技术。充填系统智能化技术在挑水河磷矿的应用表明:智能化技术运用在充填系统不仅可以保障和提升充填系统的生产能力,还能进一步降低充填成本。     

缓倾斜中厚矿体分层开采与围岩控制研究

挑水河磷矿缓倾斜中厚矿体开采时,围岩的应力状况严重影响采场顶底板的稳定性。采用条带式分 层充填采矿法,通过对充填体的破坏机理进行研究,分析不同充填条带宽度、留空区条带宽度及不同充填灰砂比下 采场顶底板、充填条带的应力变形,确定充填开采可降低采场围岩塑性区比例,优化开采参数,提高采场围岩的稳 定性;通过计算受支护强度影响下的采场围岩应力分布,确定软弱结构面滑动的极限条件,对滑移区域的位置和范 围进行预测,通过加强支护以提高围岩软弱结构面的稳定性。     

曹村煤矿条带充填参数对地表沉降的影响

为了研究条带充填参数对地表沉降的影响,以曹村煤矿为背景,在关键层理论的基础上初步计算出条带充填间距与充填条带宽度,然后运用FLAC3D数值模拟软件模拟并分析条带充填间距及充填条带宽度对地表沉降的影响规律,并验证了关键层理论计算方法的合理性。     

黄麦岭磷矿胶结充填开采配比试验及数值模拟

黄麦岭磷矿露天转地下所面临着怎样选取合理充填材料、充填料配比以及合理选取矿房、矿柱宽度的问题,为此进行了充填体的配比试验,同时结合得到的充填体物理力学参数,运用FLAC3D软件对矿块进行了数值模拟,验证了实际充填体强度要求,判断了不同矿块参数情况下矿房的稳定性和安全性问题。研究表明：黄麦岭尾矿库尾砂具有良好的充填特性,试验得到的不同配比充填体在28 d养护临期的强度值在0.18～2.48 MPa之间;不同充填体维持自稳性的极限宽度在18～25 m之间;矿柱采用灰砂比为1∶6的全尾砂胶结充填方案,合理宽度为15 m,矿房采用水砂充填,合理宽度为15 m。     

宜昌晒旗河磷矿条带充填法采场结构及回采顺序研究

复杂地形条件下矿体安全高效开采研究对于释放矿山资源产能有着重要意义。为解决目前房柱法开采对地表扰动程度大且矿柱难以回收等问题，基于条带充填开采技术，从采场结构及回采顺序两个方面对宜昌晒旗河磷矿展开了适应性研究，以期在提高矿石回收率的同时减少地表扰动。首先依据晒旗河高山河谷地形下地应力特征，在盘区内划分了高低应力采区，构建了分区采场结构，并引入极限强度理论得到条带矿柱的合理宽度；然后设计了高应力采区“隔一”、低应力采区“隔一采一”的条带回采顺序，运用FLAC3D数值软件优选出高、低应力采区间的回采顺序，研究矿体在开挖过程中围岩应力变化特征及地表变形特征。结果表明：①从低应力采区向高应力采区的回采顺序优势明显，可缓解高低应力采区的应力不均匀程度；②在整个回采及充填过程中，采场围岩较稳定，矿柱所受的垂直压应力均小于抗压强度；③高山河谷地形下地表沉降曲线演化特征为“U→V→U→W”，地表沉降得到了有效控制；④所设计的条带充填法与传统房柱法开采相比，矿石开采效率得到了大幅提升，可为晒旗河磷矿及类似高山河谷地形下矿床开采提供技术指导。     

条带充填保水开采隔水岩组力学模型研究

根据特殊保水开采区典型条件,针对2个等间距充填条带的隔水岩组稳定性进行了物理模拟实验和理论分析,提出了条带充填隔水岩组弹性基础梁力学模型,给出了充填条带压缩量和隔水岩组的挠度计算公式,确定了下行裂隙的位置和发育深度。基于隔水层稳定性判据,提出了合理的充填间隔宽度和充填条带宽度计算方法。结果表明,合理的充填条带宽度和充填间隔宽度主要与充填条带压缩率、隔水岩组厚度与强度及采高有关,充填间隔宽度随隔水岩组厚度、强度和采高的增大而增大,下行裂隙的发育深度随充填条带压缩量的增大而增大。     

膏体充填条带开采技术

为了解决煤矿采空区全部充填开采成本相对偏高的问题,同时有效地控制煤矿开采地表沉陷和保证承压水上采煤的安全性,提出了煤矿膏体充填的条带开采技术,该技术以煤层顶板(关键层)、受承压水影响的底板极限垮落步距和条带煤柱留设的理论为原则,设计了膏体条带充填的充填宽度和留设宽度,并对影响条带充填体稳定的充填体尺寸、物料的配比、充填体空间的围岩岩性、地质构造和充填体侧向应力等因素进行分析。理论分析证明该技术构成的"煤层底板—充填条带—上覆岩层—主关键层"的结构体系能够有效控制地表下沉和减少底板破坏深度,达到承压水上建(构)筑下安全采煤的需求并最大程度地减少充填开采成本。     

高水膨胀材料条带充填开采研究

详细介绍了高水膨胀材料的特性及应用效果。根据王庄煤矿五采区的地质采矿条件,结合关键层理论,提出了条带充填开采方案,并进行了相关参数的设计,确定充填步距和充留宽度。分别设计了面积充满率为52%,62%和73%三种方案,地表移动计算结果表明:三种方案地表下沉均控制在200mm以内,水平变形控制在1mm/m以内,通过采用高水膨胀材料条带充填能有效控制地表移动和变形,保护地表建(构)筑物。     

矸石倾斜条带充填体参数优化及其稳定性分析

利用矿压理论、岩板理论及数值模拟方法,对某煤矿矸石条带充填工作面的充填参数进行了优化,确定了充填60 m、留25 m的充填方案。通过数值模拟分析,得出了充填体塑性区比例系数与充填体宽度呈下凹型的幂指数关系。将充填体视为弹塑性体,建立了充填体和上覆矩形薄板系统的力学模型,运用板壳理论和材料力学理论,给出了顶板最大下沉量计算公式,得到基本顶岩板的最大下沉量为8.73 cm,其结果与数值模拟相吻合。     

浅埋煤层条带充填开采覆岩破坏规律研究

为了开采建构筑物下的煤炭资源,延长矿井服务年限,以榆林地区二墩煤矿为研究背景,研究膏体充填体与上覆岩层的关系,通过理论计算得出岩梁上的载荷值为q=0.087 MPa,直接顶的极限跨距L=8.74 m,条带煤柱宽度b=15.6 m。运用FLAC^3D软件进行模拟分析,在采宽为8 m、充填体强度为6 MPa时,得出煤柱的应力最大达到7.5 MPa,充填体平均应力达到5.0 MPa。     

条带充填开采煤柱宽度和开采宽度的确定

文章通过对条带充填开采煤柱载荷和煤柱强度的理论分析,提出了条带充填开采所需留设的合理煤柱尺寸及开采宽度。     

结构充填“保水-储水”采煤顶板稳定性分析

在结构充填开采基本思想的指导下,根据我国西北干旱半干旱地区保水采煤与矿区水资源安全高效存储的实际需求,充分发挥条带式结构充填保护含水层结构与煤矿地下空间再利用的优势,提出条带式结构充填"保水-储水"采煤构想。在分析了条带式结构充填覆岩结构特征基础上,采用弹性地基上的有限长梁模型对"充填条带-直接顶"整体结构进行了力学分析,并结合初始参数法分段解析了直接顶变形方程。同时根据"保水-储水"的功能要求,提出了条带式结构充填"保水-储水"采煤的直接顶控制原则。根据新阳矿区工程地质条件和充填材料性能,通过理论计算得到条带式结构充填的临界充填率为51%,最大充填间距为11.95 m。通过FLAC~(3D)数值模拟对新阳矿区条带式结构充填"保水-储水"方案进行了优化设计,结果表明:在保持充填率基本不变的情况下,随着充填间距的减小,直接顶自承载能力逐渐增强,可形成"充填条带-直接顶"结构控制体系,对上覆岩层的控制作用明显提升;充填间距的减小缓解了充填体和直接顶内的应力集中现象,显著减小了充填条带和直接顶内的塑性区范围,有利于充填条带和直接顶的长期稳定,进而实现条带式结构充填"保水-储水"的目的;综合分析得到了新阳矿区条带式结构充填"保水-储水"采煤的最佳充填方案为间隔2 m充填2 m。     

置换条带开采中充填体强度分析

为了进一步提高煤炭资源的采出率、实现安全开采,通过对原建筑物下以及水体上留设条带煤柱的水文地质条件分析,提出了利用高水材料充填置换煤柱进行二次复采的技术思路;并基于工程力学对充填体强度及其安全性进行了分析研究。结果表明,采用全采全充方式、充填体材料强度大于2 MPa、复采的工作面宽度20 m、充填体与小煤柱的宽度为25 m的情况下,可以实现建筑物下与承压水上安全开采。     

长壁充填开采充填体稳定性研究

为了研究长壁充填开采初凝充填体在采空区中的稳定性,按照初凝充填体呈现塑性区和弹性区共同承载的受力特性,采用威尔逊约束理论和SMP应力屈服准则,推导得出了充填体保持稳定所需的最小柱体宽度的理论计算公式,分析了充填体稳定宽度的影响因素。通过榆阳煤矿充填开采实例,实验测得充填体凝固试块的力学强度及其与时间之间的数学关系式,采用理论推导公式计算得到了充填体稳定最小宽度为3.5m。在理论计算值的基础上适当增加充填体宽度,既可增加充填体的整体稳定性,保证充填开采控制覆岩破坏的效果,又能有效减少充填体多次充填的凝固等待时间,提高开采充填效率。     

基于薄板理论的条带充填宽度研究

条带充填开采是实现"三下"压煤安全开采的有效途径,充填宽度确定是条带充填开采技术的关键,将决定回采率、回采成本以及地表控制效果。为此,以曹店煤矿2103条带充填工作面为研究对象,基于薄板理论和现场工程实践,对合理充填宽度进行研究,结果究表明,充填条带的顶板可以简化为四边固支板,得到充填宽度为10 m的2103条带充填工作面地表最大变形为115.31 mm,控制效果良好。     

条带开采充填对煤柱稳定性影响分析

基于莫尔-库伦强度理论及煤柱强度经验公式,推出了不同充填率引起煤柱强度增量的计算公式,提出了界限充填率的概念,分析了条带开采充填对于煤柱宽度的影响。结合实例,得出充填提高煤柱强度、减小煤柱宽度、利用界限充填率的概念,为煤柱尺寸优化及支护手段的选取提供参考。     

建筑物下矿山充填条带参数优化及稳定性分析

为解决某矿3_下煤村下压煤开采难题,尽可能提高煤炭资源回收率,需对充填条带参数进行研究。根据关键层理论,对3_下煤层顶板极限跨度进行计算研究,可知该矿顶板条件下未充填区域宽度小于41.8 m时,基本顶不会发生断裂;在此基础上采用FLAC^3D数值模拟软件对3个条带充填方案进行分析,研究不同充填体宽度和一定充填间隔距离条件下充填条带的塑性区范围和应力分布规律,研究结果表明：应尽量使充填率控制在70%以下。根据对不同模拟方案进行比较分析可知,在充填率为55.5%时,条带充填体塑性区比例为30%左右,充填体弹性核区能够长期稳定。实践表明3_下煤在此充填条带参数下开采,可确保地表建筑物在Ⅰ级破坏范围内,且利用矸石充填,对实现矿区绿色开采具有重要意义。     

固体充填条带开采采宽与留宽优化设计

针对南屯煤矿采用全采全充模式的固体充填开采无法控制地表沉陷的问题,分析了矿区采用固体充填条带开采的必要性,推导了充填体作用下的煤柱屈服区宽度力学计算公式,提出了顾及煤柱稳定性的留宽设计方法,并推导了采出率与地表变形的数学表达式|采用数值模拟研究了煤柱应力集中系数的变化规律,为力学模型的参数选取提供了支持。结合理论分析和数值模拟的研究成果,对固体充填条带开采的采留宽进行优化设计。研究结果表明：当矿区固体充填条带开采的采宽为53m、留宽为25m时,可较好地控制地表变形、保证煤柱的稳定性和提高资源的采出率。