影响固体充填开采效果的因素与对策

为了解放建(构)筑物下大量压煤,消除矿井矸石山,提出了在花园煤矿应用综合机械化固体充填采煤技术。在介绍充填采煤工艺与系统的基础上,重点分析了工业性试验期间影响固体充填开采效果的因素,并提出了解决对策。     

固体充填开采地表减沉效果影响因素分析

文中结合观测站实测资料和FLAC3D数值模拟手段,研究固体充填开采在减沉中的作用,并研究随着充填率从100%减小到50%和充填体弹性模量从0.24 E8 pa增大到24 E8 pa不同弹性模量条件下地表下沉规律。     

六柱支撑式固体充填采煤液压支架结构及工作原理研究

本文介绍了六柱支撑式固体充填采煤液压支架的基本结构及特点,支架高支护阻力,有利于控制顶板的初始下沉,保证充填空间;增设的压实机构对充填物料施加的压实力,提高了其密实度和接顶率,增强了充填体抗压力学性能.提出充填支架与围岩相互作用体系是由"顶板-支架-底板,煤壁-支架-充填"共同组成,并以此建立支架与围岩的作用力学模型,分析了到达理想充填效果时,支架最大集度载荷和各立柱受力情况.论述了六柱式充填支架基本移架方式及移架过程中其结构受力特征,建议对于不同条件,应选择合理的移架方式.     

矿用固体充填液压支架控制系统

针对固体充填液压支架自动化程度低,导致煤炭充填开采效率低下的问题,设计开发了固体充填液压支架自动化控制系统。给出了充填液压支架控制方案,包括系统的整体控制框图,相关传感器的布置位置,自动充填控制流程以及系统的控制模式。该系统不仅提高了充填液压支架的稳定性和可靠性,而且也提高了充填开采的效率,具有很好的推广和应用价值。     

建筑物下固体充填开采地表沉陷规律分析

为了研究固体充填开采地表沉陷影响因素,实现建筑物下安全开采,以唐山矿T3281N工作面为工程背景,运用现场实测和FLAC3D数值模拟相结合的方法,分析了地表变形参数与充填体压缩率、充填率的关系。结果表明:实测地表最大下沉值为38 mm,仅占采高的1%,充填开采地表变形较小;充填率从70%增加到95%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了67.1%和70%。;压缩率由25%减小至5%时,地表下沉峰值和水平变形峰值分别减小了61.8%和61.3%;合理提高充填率与压实度能够有效降低开采沉陷程度,充分保护地表建(构)筑物。     

固体充填开采地表沉陷规律数值模拟

固体充填开采是近年来发展的一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。结合一个试采工作面,采用FLAC3D数值模拟手段,对固体充填开采不同充填率及充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律进行研究。研究表明,随着充填率从100%减小到50%,地表下沉最大值从312 mm增加到907 mm,充填率对地表下沉的影响很大,在选择充填开采的时候,保证充填接顶对防止地表变形过大很有帮助。随着充填体弹性模量从0.24 GPa增大到24 GPa,地表最大下沉值迅速减小,选择合理的充填体级配很重要,只要充填体达到抗变形能力即可。     

充填开采设备综合配套分析与实践

在分析我国充填开采发展现状,并介绍充填法开采技术的发展历程、研究应用情况、充填开采方式的基础上,结合开滦实施的充填开采分析了开采设备综合配套,说明了支架与充填输送机配套工作过程。该配套设备不仅完全满足矸石充填采煤工艺系统对其性能要求,而且充填效率高、性能稳定,解决了矸石充填配套设备影响充填速度的问题,可实现矸石井下处理与建筑物下煤炭资源的充分利用。     

条带开采与固体充填开采地表沉陷规律研究

目前,建筑物下采煤通常采用条带开采和充填开采,为了研究这2种建筑物下采煤方法的地表移动变形规律,结合花园煤矿条带开采和固体充填开采实测数据,分别进行了地表静态、动态移动变形规律分析。研究得出：条带开采走向边界角56°,固体充填开采走向边界角57°、上山边界角62°、下山边界角53°;两者的地表移动盆地特征基本符合传统垮落法开采地表沉陷规律,但两者动态移动变形规律与其相比有一定的差异,在工作面回采过程中两者地表点下沉速度较小,出现多处峰值现象,基本不存在传统垮落法开采地表急剧下沉的活跃阶段。最后反演出地表预计概率积分法模型各参数。上述研究将为类似矿区地表沉陷预计以及开采方案设计提供一定的参考和指导。     

含水层下固体充填保水开采方法与应用

为解决含水层下煤层开采所导致的溃水灾害问题,提出了基于固体充填采煤的保水开采方法,阐述了该方法的基本原理,分析了固体充填开采覆岩导水裂隙演化特征,并基于固体充填开采导水裂隙带高度预计公式,结合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》,建立了含水层下固体充填开采临界充实率计算模型,分区设计了受含水层影响煤层的充实率,进而对煤层进行了充填工作面设计布置。五沟煤矿CT101充填工作面应用结果表明:实测充采质量比平均值为1.32,大于理论设计值1.28,充填效果较好,且导水裂隙带高度仅为10.0 m左右,该方法有效地降低了覆岩导水裂隙带高度,可实现含水层下保水开采的目标。     

基于振动性态分析的矸石固体充填效果评价方法研究

为进一步提高充填效率、保证充填质量,采用实时压实监测技术,研究一种基于振动性态分析的矸石固体充填效果评价方法。根据现场充填工艺产生的实际作业夯实离顶距机理,并基于振动压实理论,探讨了推压密实机构加速度与充填效果之间的数学关系,提出一种基于加速度与密实充填率的充填效果评价依据|通过分析充填物料压实机理,采用压实监测值(Compaction Value,CV)作为充填物料压实状态的表征指标,深入剖析了推压密实机构加速度波形及振动强度变化规律对充填效果的影响,并建立矸石物料充填效果快速评估模型。试验结果表明：CV与充填体压实度之间存在很强的相关性,所建立的压实度回归模型精度较高。该方法可实现对充填效果的快速评估,为提高充填开采效率提供了一条新途径。     

薄煤层综合机械化矸石充填开采技术研究

 为了控制地表沉陷、实现村庄农田下采煤,以试验矿井1201工作面为实例,介绍了薄煤层综合机械化矸石充填液压支架和充填刮板输送机的结构原理,从工作面布置情况、采煤工艺和充填工艺三方面研究了薄煤层综合机械化矸石充填技术,结果表明,采用矸石充填开采技术,与条带开采方式相比,矿井回采率有了较大提高,经济效益显著;减少了矿井矸石排放,实现了矿区可持续发展,消除了环境污染     

我国目前煤矿充填开采技术现状

分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。     

不同充实率下固体充填开采覆岩移动与地表下沉分析研究

在固体充填开采技术中,充实率对覆岩移动与地表下沉具有重要影响。文章以河南平顶山十二矿CT101工作面为例,采用FLAC软件建立固体充填开采数值计算模型,研究不同的充实率条件下覆岩移动与地表下沉的规律,研究表明:随着充实率的增大,覆岩关键层和地表最大下沉量呈现逐步降低趋势;当充实率小于75%时,下沉曲线在工作面边界附近位置处变化幅度最为显著,在下沉曲线中部位置处出现平底形状;当充实率大于75%时,下沉曲线整体呈现连续平缓的对称下沉形态。CT101工作面的现场实测表明,当充实率达到85%时,地表最大下沉量约为180mm,与下沉预计值200mm较为接近,预测结果偏于安全,可以为工程实践提供相关参考。     

固体充填开采顶板多跨超静定结构分析与充填支架 控制作用研究

为解决不同地质与开采条件下充填支架的关键参数确定问题,以充填开采条件下岩层移动的实际变形形态为基础,将基本顶作为研究对象,建立了基于多跨超静定结构的“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,煤壁和充填体为主要承载体,充填支架对顶板起限定变形作用,据此建立了连续顶板的力学平衡方程和变形协调方程,在充填支架支撑载荷未知的情况下进行问题的求解,将充填体分布弹性地基支承离散为若干跨等效弹性支承,取单跨隔离体进行分析,建立截面切口形变分量方程,进而推导得出跨间截面切口形变分量的矩阵表达式,得到的n+2个变形协调方程与3个平衡方程构成n+5个求解方程,对应n+5个未知约束,所求问题全部得解;为了更真实地反映顶板载荷的分布,更合理地分析顶板、支架和充填体的相互作用关系,尝试将力学模型与数值模型相结合,改变以往力学模型中将顶板载荷作为均布载荷的简化分析方法,建立与力学模型中充填支架作用和充填体参数一致的数值模型,将数值计算得出的覆岩应力曲线作为顶板载荷q(x),代入“顶板-支架-充填体”相互作用力学模型,由此解出模型中所有支座的反力、梁体内力、梁端弯矩等未知量,从而得出顶板载荷、支架和充填体支撑作用力的相互作用关系,通过具体算例分析了不同充填体弹性地基系数和不同顶板限定变形量条件下双顶梁结构充填支架前顶梁和后顶梁支护强度的变化规律,为充填支架关键参数的确定提供有效依据。     

浅埋煤层条带开采固体充填地表沉陷定量控制方法

基于等价采高模型和概率积分预计原理分析了固体密实充填全采全充模式在建(构)筑物下浅埋煤层开采的不适应性,分析了建(构)筑物下浅埋煤层开展条带开采固体充填的必要性。在此基础上提出了建(构)筑物下浅埋煤层条带开采固体充填设计原则和沉陷定量控制设计方法。最后将条带开采固体充填设计方法用于某浅埋煤层开采取得了良好的效果。     

固体充填采煤设备在小马矿的应用及效果分析

小马村矿为一破产矿井,为延长服务年限,拟开采-5煤层东区。由于地面为建筑物,为保护地面建筑物不受损坏,采用固体充填采煤法处理采空区,能够开采出剩下的煤层。固体充填采煤法是采矿发展的必然趋势,可以提高矿物回采率,减少对地面土地的贫化率,充分利用资源,有效控制地压、房屋和地表塌陷和可在"三下"开采等优点,使矿区环境得到改善,工效提高,实现绿色开采。     

条带充填开采沉陷影响因素分析

针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种条带开采与充填开采相结合的网状带式充填开采方法.以某矿工作面地质条件为工程背景,确定合理的工艺参数后进行了数值模拟分析.研究结果表明,在采区内煤炭资源实现全采的条件下,地表变形量也小于建筑物Ⅰ级损坏等级指标,并给出合理的采留宽及临界采留宽;且通过数值模拟分析,得...     

综合机械化固体充填采煤技术在平煤十二矿的应用

为了解决地面矸石及粉煤灰固体废弃物堆积带来的环境污染问题,节约资源,对综合机械化固体充填采煤技术进行了应用研究。以平煤十二矿首个固体充填综采面为研究对象,矸石与粉煤灰作为充填材料,利用自夯式充填开采液压支架对建筑物下煤体进行采后固体充填,并对设备选型配套、设计及生产情况进行了讨论。结果表明:利用自夯式充填开采液压支架实现了建筑物下采煤与充填工艺的同时进行,提高了采出率;充填体能有效控制顶板的运移,确保地表建筑物不受采动的影响。     

充填法开采充填支架与围岩关系研究

通过建立力学简化模型,分析了充填法采煤方式下充填支架与围岩的关系。研究发现:充填采煤方式下,由于充填体起到支撑直接顶和基本顶的作用,直接顶的初次垮落步距增大,采场周期来压现象不明显,对地表的破坏程度降低。同时,通过对直接顶载荷的估算,为充填支架的设计和应用提供了依据。