深部厚硬顶板下充填面留巷大变形分析及控制

为控制深部充填开采的沿空留巷大变形,以山东某采选充一体化矿井充填工作面留巷为工程背景。综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,分析了沿空留巷大变形的影响因素,建立了厚硬顶板下充填开采沿空留巷结构力学模型,结合等价采高原理得出了厚硬顶板充填面充实率与留巷顶板下沉量之间的关系,并据此提出了留巷大变形的控制对策:优先加强留巷侧采空区充填;提高矸石墙强度;优化矸石墙支护参数。采用FLAC^3D软件计算分析了在不同的采空区充实率、留巷侧加强充填段长度、矸石墙强度、矸石墙支护让压距离下的巷道变形控制效果。选取不同工程条件下的留巷区域进行巷道位移观测,实测结果表明,在充实率较高的留巷区域,采取合理的让压支护方式可有效控制留巷围岩大变形。研究结果表明,充实率较高的情况下,厚硬顶板整体向采空区侧发生回转,实测顶板下沉量与所建留巷结构力学模型计算结果较为吻合;充实率是影响留巷大变形的主要因素,随着采空区充实率增大,采场的矿压显现强度明显弱化,留巷顶板的下沉量明显减小;采取适当的留巷侧加强充填措施,可在充填矸石量不足的情况下,有效控制留巷顶板下沉;提高矸石墙强度、选择合理的矸石墙支护...     

深部采选充一体化矿井复杂系统协同开采

基于协同学理论,阐明了深部采选充一体化矿井复杂系统协同开采技术的内涵.结合深部采选充一体化矿井实际情况,通过调整开拓布局和采矿方法大幅减少井下矸石产出,然后分别从矸石充填实现沉陷控制和土地保护、回收呆滞煤炭资源;充填开采实现应力转移和减缓采动围岩应力集中;矸石充填控制围岩裂隙发育实现承压水下安全开采等多方面实现矸石资源化利用,从而在采充布局、采充接替和采矿方法等多维度实现要素协同.以新巨龙矿为背景,进行了协同开采的方案研究,实现了深部采选充一体化矿井的矸石零排放、地表低成本修复、资源采出率提高、冲击危险性弱化和采充接替顺畅的目标.     

采选充+X一体化矿井选择性开采理论与技术体系构建

由于采选充+X一体化矿井系统的复杂性,基于安全绿色高效开采的原则,本文提出了针对采选充+X一体化矿井的选择性开采技术的理论构想,并从充填控制岩层移动、应力集中、裂隙场发育、留(掘)巷稳定等角度分析了采选充+控采选充+留采选充+抽采选充+防采选充+保等矿井的关键科学问题,提出了满足不同充填控制要求的选择性开采技术理论框架、选择性开采技术辅助决策支持系统的构建思路和基本内容。随着采选充技术的扩展应用,选择性开采技术也将逐步延伸到各个技术模式,并以它独有的绿色环保、高效协调为实现采选充+X一体化矿井的开采提供技术决策与保障。     

深井直角梯形回采巷道变形破坏规律与控制技术

深井倾斜煤层巷道沿顶板掘进形成的断面为直角梯形,针对该类巷道回采过程中的围岩非对称变形和控制问题,以74104工作面直角梯形巷道为工程背景,采用现场实测、理论分析和数值模拟的方法对深井采动影响下直角梯形巷道的变形破坏规律与控制技术进行研究。研究表明：非对称变形破坏主要表现在高低帮变形非对称、高低帮煤壁上下部变形破坏非对称和顶底板变形沿巷道中线非对称3方面,直角梯形巷道的典型破坏方式为高帮上部滑移;采动导致的非对称应力是巷道非对称变形的直接原因,A区(高帮侧采空+低帮侧采动)直角梯形巷道高低帮应力差异可达18.59 MPa,高低帮应力差异与巷道非对称变形呈正相关;直角梯形巷道顶板最大下沉位置向高帮侧偏移,底板最大底鼓位置向低帮侧偏移,高帮变形量显著大于低帮,变形控制重点为高帮侧煤柱;提出“联合支护+高帮补强+低帮卸压”的巷道围岩控制方法满足安全生产要求,现场应用效果较好。     

深部充填沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及稳定性分析

为研究深部充填工作面沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征及其稳定性,以山东新巨龙矿1302N-2#充填工作面为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场实测对沿空巷道护巷煤(岩)体受力特征和围岩变形进行分析和研究。结果表明:通过得出的护巷煤(岩)体的最小宽度计算公式和沿空巷道所受应力初步确定了留巷矸石墙和掘巷煤柱宽度;充填开采留巷围岩变形主要受充实率影响,充实率越小,护巷矸石墙宽度越大,留巷越不稳定,保持留巷稳定的充实率需达86%;采空区充填沿空掘巷时,煤柱越宽其所受垂直应力越大,结合巷道变形和现场实际充实率确定沿空掘巷煤柱留设为5 m。工程实践表明,沿空留巷不能满足使用要求的主要原因是充实率不足,采用所确定的留(掘)巷参数,巷道变形量在合理范围内,证明了所选参数的正确性。     

推采速度和充实率对深井充填面厚硬顶板聚能与释能的影响

基于煤岩体动力破坏的最小能量原理,建立了诱冲关键层断裂致冲的能量判据.以山东某深井厚硬顶板下充填工作面为工程背景,采用FLAC^3D数值模拟研究了推采速度和充实率对关键层弹性能积聚和释放的影响规律.结果表明:推采速度增加使覆岩采动影响范围增大,关键层弹性能积聚和释放程度增加;充填开采相当于减小了煤层采厚,使关键层由垮落带和裂隙带过渡到弯曲下沉带,消除了诱发冲击地压启动的动载源;充填开采充分降低了关键层的弹性能释放量,有效减弱了厚硬顶板断裂型冲击地压的危险性,确保了深井厚硬顶板下煤炭资源的安全回采.