充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研究
金川矿山两体岩石力学问题初探
费更多的能量 ， 用以克服产生的塑性变形 ， 因此充填 体和岩体在阻抗变形上其差距 巨大， 不可能实现协 调变形 ， 同时“ 的充填体对硬的岩体变形提供 了 软”
变形 空 间 ， 大 了矿 区岩移程 度 。 加
主， 局部 为块 状结 构 ； 由于 经历 了吕梁 运动 以来 的各
次地质构造运动 ， 留下了以断裂为主的构造形迹 ， 大 小 断裂 纵横 交错 ， 断层 、 理 十分发育 。同时就 岩体 节
“ 构性 ” 结 而言 ， 地 质 缺 陷具 有 高 度 的 隐 蔽 性 、 其 不 确 定性 和 时空变 异 性 。力 学 性 质 上呈 各 向异 性 ， 且
Ｉ Ｎ ６ ＳＳ １ ７１—２９ Ｈ ０Ｄ ＣＮ — １ ４ ＴＤ ４３ ３ ７／
采 矿技 术
第１卷 １
第 ５期
２１ ０ １年 ９月
Ｓ ｐ． ２ ｅ ０１１
Ｍ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｎｉ ｃ ｏｏ ｙ，Ｖｏ ． Ｎｏ ５ １１ １， ．
金 川 矿 山 两 体互作用机理
目 国内外对充填体与围岩体力学作用机理进 前 行 了大量 的研 究 ， ｒｗ ． Ｔ和 Ｂａ ｙ Ｂ Ｈ． 提 出 Ｂｏ ｎ Ｅ ｒｄ ． ． Ｇ 了３种作用机理： 充填体对围岩的表面支护作用 、 充 填体对围岩的局部支护作用及充填体的总体支护作 用 。北京 科技 大学 的 于学馥 教授对 金川 二矿 区 的充 填问题进行了研究 ， 为充填体作用机理主要表现 认 在以下 ３方面 ： 一是应力转移和吸收作用 ， 充填体充 入采空区后 ， 开始是不受力的， 随着充填体强度的提 高具 备 了转移 地应 力 和 吸 收应 力 的能 力 ， 而 形 成 从
采矿工程中充填采矿技术及应用
采矿工程中充填采矿技术及应用采矿工程中充填采矿技术及应用概述充填采矿技术在采矿工程中起着至关重要的作用。
它是一种通过将废弃物材料回填至采矿空洞中，以支撑地表和保护环境的方法。
本文将介绍充填采矿技术的基本原理、分类、应用场景及其优缺点，并讨论其在采矿工程中的应用前景。
一、充填采矿技术的基本原理充填采矿技术是将废弃物材料运送至采矿空洞中，形成稳定的支撑剂，以填充采矿空洞，进而保护地表和环境。
该技术主要基于以下原理：1. 废弃物利用原理：通过将矿山废弃物进行综合利用，可以减少对环境的污染，并且可以提高资源利用率。
2. 地压控制原理：通过将废弃物填充至采矿空洞中，可以控制地表沉陷和裂缝的形成，从而保护地表建筑和环境安全。
3. 结构强化原理：填充材料的引入可以增加采矿空洞的强度和稳定性，从而提高采矿效率。
4. 支撑稳定原理：填充材料形成的支撑体可以避免地表下沉和塌陷，保护地下设施和环境。
二、充填采矿技术的分类根据填充材料的性质和采矿空洞的位置，充填采矿技术可以分为不同的分类：1. 固体充填技术：采用固体材料进行回填，如矸石、尾矿、矿渣等。
利用固体充填技术可以减少有害物质对环境的影响，并使采矿后的地表得到加固和稳定。
2. 水泥充填技术：采用水泥、石灰等胶结材料进行回填，以增强填充体的强度和稳定性。
水泥充填技术广泛应用于地下金属矿山、煤矿等采矿工程中。
3. 浆体充填技术：采用水泥浆、胶体等液态材料进行回填，以形成浆体填充体。
浆体充填技术具有较高的流动性，适用于较复杂的采矿空洞。
4. 气体充填技术：采用氮气、二氧化碳等气体进行充填，以减轻填充体的重量，避免压力过大导致地表沉陷。
三、充填采矿技术的应用场景充填采矿技术在采矿工程中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 黄金矿山：在金矿开采过程中，大量的矿山废弃物会产生。
采用充填采矿技术，可以将废弃物回填至采矿空洞中，保护地表和水源，减少环境污染。
2. 煤矿：煤矿采矿后会形成大量的废弃物和空洞。
煤矿井工开采引起地表变形问题探究
煤矿井工儿釆丨起地表变形间题探究□陈晓奇山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西太原 〇3_摘要：“绿水青山就是金山银山”，资源问题以及环境问题是目前全世界人类共同面临的课题。
随着煤炭资源开发规模的逐渐扩大及煤炭资源利用的日益深入，人们固然提升了经济水平并带动了相关就业，但生态环境问题也随之而来。
由于开采形式的不尽合理，过程中不重视生态环境保护，导致煤矿所在区域出现地表变形、下沉等一系列问题，关键词：煤矿井工；开采；地表变形问题1煤矿井工开采引起地表变形的形式分类井工开采产生的地表变形是指采矿过程中引起的地面 沉降、地裂缝和地面塌陷等以地面垂直和水平变形破坏为 主的地质灾害m。
根据定义，其主要分为以下三种类型：1.1地面沉降地面沉降主要是由于地下空间缺失导致土地下沉，使 地面出现碟状洼地。
地面沉降能够对建筑物、生活生产 设施等造成损害，例如：生活区域产生积水，海水倒灌等问题。
1.2地面塌陷地面塌陷主要是指人员所在的洞室、巷道位H的土地 失去其原有的稳定性而突然之间塌陷掉落，出现地面下沉、开裂等现象。
地面塌陷造成的地表变形，其速度相对较快、变形量较大，而且事发较为突然，很难在，故发生之间进 行预判，此外，地面塌陷一旦发生，将导致地面上的建筑 物损坏，严重时发生倒塌，公路、桥梁等交通通道损害.甚至威胁着人们的生命安全，造成人员伤1':的后果。
1.3地裂缝地裂缝主要可以分成两个方面：（1)第一方面是永久 性的裂缝，这种裂缝带处于煤矿开采区域的边沿拉抻K域, 裂缝通常与煤矿开采区域的界限相平行.总的来看，其宽 度相对较宽、深度相对很深。
这种情况下的地面裂缝.往往在以下三种情况下有可能再次重新合拢，一是在其紧紧 相邻工作面进行煤矿开采，二是使用人工对裂缝进行充填, 三是在天然作用的情况下，但是此种情况时间相对漫长。
(2)第二方面是动态的裂缝，在煤矿开采工作面的推动下, 动态裂缝往往发生在煤矿开采工作面前面方位地处于动态 的拉伸区域。
深部煤炭充填开采地表变形控制研究
金属矿山
METAL MINE
总 第 434 期 2012年第 8 期
深部煤炭充填开采地表变形控制研究*
周杰彬1，2 刘长武1，2 李晓迪1，2 徐煜航1，2
（ 1. 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，2. 四川大学水利水电学院）
摘 要 结合传统长壁垮落法和充填开采法的优点，根据邢东矿 1221 工作面具体开采条件，提出利用极不充 分开采原理与冒落带注浆结合来控制地表下沉，为建筑物下开采提供了理论和技术支持。同时，对该方法的采充 顺序和减沉效果做了进一步分析，结果表明： 该方法减沉效果明显，下沉率会小于 0. 2。
为 Wmax = 20. 5 mm，可见 1221 工作面的开采对地表 的影响相对较小。
2. 2 间隔开采后地表下沉计算（ 第 2 阶段）
首采面回采完毕，顶板岩层移动稳定后，向冒落
带和裂隙带内注入充填材料实施冒落带注浆。注浆
充填体的作用为将一部分顶板压力传递到底板上，
对煤柱提供侧向支撑，给煤柱施加侧向压力从而提
{ [ ( ) ] } Wmax
= Mq 1 － exp
－c
D－L 2 H
，
（ 1）
式中，M 为煤层的平均厚度； q 为充分采动条件下的
下沉系数，一般取 0. 8； D 为工作面宽度，m； L 为地
表下沉起动距，m（ 坚硬覆岩条件下 L = 30 m，中硬
覆岩条件下 L = 25 m，软弱覆岩条件下 L = 20 m） ； c
根据上述的采充顺序，全面实现建筑物下开采 的主要方法可以分为以下 4 个阶段： 第 1 阶段，采用 常规的走向长壁法将工作面 1 次采完，此时采动引 起的冒落带可以成为注浆的空间。另外由于采深 大，开采空间小，此时引起的地表移动和变形较小， 对地 面 建 筑 物 的 影 响 甚 微。第 2 阶 段，按 次 序 将 M1 、M3 、M5 工作面开采完且注浆完毕以后，上覆岩 体的重力由充填体和留置的条带煤柱共同承担。这 个阶段煤柱承担大部分压力，将会引起一定的压缩， 同时注浆充填体会随煤柱的压缩逐渐压实，承载力 逐渐增加。此时无论是煤柱还是充填体均处于三向 受力状态，比普通的条带开采更加稳定。第 3 阶段， 在第 M2 工作面开采期间，上覆岩层的重力由设置 的永久小保护煤柱和两边的注浆充填体共同承担， 此时的岩层移动特征主要由充填体的强度、压实度 以及所留小保护煤柱的宽度决定。第 4 阶段，当所 有的工作面采完且注浆充填以后，地下采空区形成
煤矿特殊开采方法试题
3）若建筑物位于煤层露头附近或其下方有浅部煤层或煤层上方覆岩为石灰岩地层，需查明建筑物下方是否有老窑、废巷、岩溶、老井以及他们被充填的程度
3、合理确定建筑物与开采区域的相对位置
5、地表移动盆地：在开采影响波及到地表以后，受采动影响的地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方地表形成一个比采空区面积大得多的沉陷区域，这种地表沉陷区域称为地表移动盆地，或称下沉盆地。P17
6、非充分采动角：在非充分采动的条件下，根据移动盆地主断面上实测下沉曲线，取盆地中心点至采空区边界连线与煤层在采空区一侧的夹角称非充分采动角
1、某工作面开采,倾向已达充分采动,走向长度已足够长,可认为是半无限开采,走向主断面处开采深度H=310m,采厚m=2m m=1.45m,煤层倾角a=12°,覆岩中硬,全部垮落法管理顶板,已知经验值h =0.76，tgb=2.2， S0=0.1H， b=0.36
预计沿地表移动盆地走向断面上的最大移动和变形值.
2、充分采动：当地下煤层采出后，地表下沉值达到该地质采矿条件下应有的最大值，此时的采动为充分采动。P22
3、边界角：在充分采动或接近充分采动的条件下，地表移动盆地主断面上盆地边界点至采空区边界的连线与水平线在煤柱一侧的夹角称为边界角。P32
4、协调开采：就是根据不同的爱护对象，通过合理布设开采工作面，如合理设计工作面之间的相对位置、回采顺序等，让各工作面开采的相互影响能够得到有利迭加，使迭加后的变形值小于爱护对象的允许变形值，以达到减小开采对爱护对象影响的目的。P70
9、水体下采煤方式：（顶水采煤、疏水采煤、顶疏结合采煤、堵截水源与疏水采煤）
矿山开采沉陷学(名词解释)
矿山开采沉陷学：研究煤矿地下开采引起的岩层与地表移动规律、移动变形控制方法及相关问题的科学。
它是一个工程技术研究领域，也是矿山测量、采矿工程学科的专业方向之一。
开采沉陷：矿层地下开采引起的岩层移动、松散层移动、地表移动现象和过程。
岩层移动：地下有用矿物被采出以后，开采区域周围岩体原有的应力平衡状态受到破坏，使岩体产生变形、位移和破坏的现象和过程。
地表移动：当开采的面积达到一定范围之后，岩层的移动和变形将发展到地表，引起地表的移动、变形和塌陷的现象和过程。
岩层移动六种形式：弯曲、煤的挤出(片帮)、垮落(冒落)、底板岩层的隆起、岩石沿层面的滑移、垮落岩石的下滑。
弯曲：岩层沿层面法向一次向采空区方向的弯曲。
煤的挤出(片帮）：煤壁在支承压力作用下压碎向采空区突出的现象。
岩层的垮落(冒落)：顶板岩层受上覆岩层压力弯曲而拉伸破坏，从岩体中垮落。
底板岩层的隆起：在煤层采出后，底板在垂直方向减压，水平方向受压，导致底板向采空区方向隆起。
岩石沿层面的滑移：倾斜煤层时，岩石在自重力的作用下，除产生沿层面法线方向的弯曲外，还会产生沿层面下坡方向的移动。
垮落岩石的下滑：倾斜煤层时，采空区上部垮落的岩石下滑充填下方采空区。
岩层移动分区：充分采动区、最大弯曲区、岩石压缩区、垮落带、断裂带（裂隙带）、弯曲带、底板采动导水破坏带、底板阻水带、承压水导升带。
地表移动的四种形式：下沉盆地、裂缝与台阶、塌陷坑、采动滑移或滑坡。
下沉盆地：受影响地表从原有的标高向下沉降，从而在采空区上方形成一个比采空区范围大得多的沉陷区域，也称“地表下沉盆地”。
裂缝与台阶：地表产生的延伸性裂缝，裂缝两侧地表有时还会有一定的落差而形成台阶。
塌陷坑：边缘较陡、塌陷深度大的漏斗状或沟槽状塌陷坑。
常发生在浅部开采急倾斜煤层或特厚煤层时。
采动滑移或滑坡：采动滑移是指地下开采引起的山区地表附加移动；采动滑坡是指地下开采引起的坡体整体性大面积滑动或坍塌。
充分采动：地表最大下沉值不随采区尺寸增大而增大的临界开采状态。
煤层开采地表移动与变形规律研究分析
煤层开采地表移动与变形规律研究分析发布时间：2023-01-10T03:47:21.244Z 来源：《中国建设信息化》2022年第16期8月作者：李顺万[导读] 为了确保国家高铁建设和运营安全，同时也对提高煤炭资源回收率、增加可采储量李顺万斌郎煤矿，四川达州 635000摘要：为了确保国家高铁建设和运营安全，同时也对提高煤炭资源回收率、增加可采储量、延长矿井服务年限、合理留设保护煤柱提供科学依据，必须开展煤层采动影响下地表移动与变形规律研究分析。
关键词：煤层开采、地表移动与变形规律、保护煤柱、移动角值引言西(西安)渝(重庆)高铁是全国高速铁路客运通道“八纵八横”中“八纵”之一“包头至海口客运专线”的重要组成部分，高铁设计线路贯穿达州市境内，以南至北从斌郎煤矿井田边界以西约770m处通过，线路全长约660km，速度目标值350km/h，该线路是我国重要的南北向综合运输通道。
为确保铁路建设和运营安全，斌郎煤矿急需开展采动影响下地表移动与变形规律研究分析。
1研究目的获得真实的地表移动变形数据，为确保西渝高铁建设和运营安全提供基础数据；获得可靠的地表岩移参数：包括各种角值参数（移动角、边界角等）；为更好的指导“三下”压煤开采和保证生产接续提供技术依据。
2 矿井概况2.1斌郎煤矿基本情况斌郎煤矿允许开采外连、内连，开采标高为+450m～-200m，南北长7.0km，东西平均宽1.8km，面积13.7111km2。
矿井开拓方式为斜井开拓，分东西两翼开采，开采水平划分为+200m、±0 m、-200m三个开采水平。
2.2自然地貌斌郎煤矿位于川东褶皱带中山背斜北段，属构造剥蚀成因的中、低山地貌单元，地貌与构造形态基本吻合，主体山脉走向与中山背斜构造线展布方向基本一致，即呈北北东—南南西向展布，中山背斜轴部较高，两翼较低，整体地形特征表现为向背斜东、西两翼方向倾斜，次级岭谷相间的顺向斜坡，坡度东缓西陡，自然坡角一般10°～42°，局部略陡，达50°～60°，山脊一般标高600～700m，最低点一般标高200~300m。
充填开采控制地表沉陷的空隙量守恒理论及应用研究
２ 充 填开采 控制 地表 沉 陷的 空 隙量 守
， 随弹 ・
２１ 岩层 控制 的空隙量 守恒 理论 ．
文献 ［— 】 出了 采动 岩 体 中 的空 隙扩 散 和 空 源 ６ ７提
第２ ５卷第 １ 期 湖南科 技大学 学报（ 自然科 学版 ） ２１ ０ ０年 ３月 ＪｕｎｌｆＨ ｎｎＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｓｉ ｃ ｏｒａ ｏ ｕａ ｎ ｅ ｉ ｆ ｃ ｎｅ＆Ｔ ｃｎｌ ｙＮｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉ ｎ ｖ ｓｙ ｅ ｅｈｏ ｇ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｉ ） ｏ ｕ ｅ ｔ ｏ
Ｖ＝ ｓＶ － ￣Ｖ＋ ｃＩ ． ．Ｖ－ ｆ Ｖ－ 。 ｆ ， ＋ （） １
式 中 ， Ｓ为充 填 区域 面 积 ； 采 空 区 面积 ； Ｓ为 ｈ为充 填
体高度 ； ｍ为采高．
采空区平 面充填率 ｋ 是区分采空区全 部充填与 。 部分充填的重要参数． 当采空区平面充填率 ｋ＝ 时， 。ｌ 为全部充填法 ； 当采空区平面充填率 ｌ ， 时 为部分
充填法 ， 如短壁间隔充填法、 长壁 间隔充填法等． 在实 际工程中， 可根据地表沉陷的控制要求及煤层赋存条 件来确定采空区充填方法及采空区平面充填率 ｋ ． 充填体接顶率 ｋ 是反映充填 区域充填效果的重
充填工艺参数 的基础和依据 ， 而关于充填开采控制岩
层 移 动 和变 形 的相 关 理 论研 究 还 比较 缺乏 ． 此 ， 因 对 充 填 开 采 的 岩层 控 制 理 论 进行 研 究 具 有 十分 重 要 的 理论 价值 和现 实意 义．
以下 ３ 个方面 ： 其一 ， 充填材料 占据一定的空间 ， 减少 了采空 区 向地表 传播 的程 度 ， 而减 少上 覆岩 层 的移 从
矸石充填法采煤地面岩移观测与分析
现继电保 护 和故 障 滤波 信 息 的处 理 ， 有 故 障分 析 功能 ； 具 （ ） 实现 多 种 通 讯 规 约 与 各 级 调 度 系 统 的接 口： 颁 １可 ０ 部 Ｃ Ｔ ｓ１０ 、Ｅ ６８０—５ ０ 、Ｅ ６８０ —１４ Ｄ 、ｃ８ １ ＩＣ ０７ —１１ ＩＣ ０ ７ —５ ０ 等。
２ 充分开采条件下地表最 大移动与变形值 的计算
２， Ｒ 因此须将计算所得 向采动程度参数 ，走向主断面 上的地表移
动与 变形值分别乘以倾 向方向采动程度参数 ｃ 后方 为预计 ｖ
结果 。 （ 转第 ９ 下 ９页）
主要影响半径 的计算 ：
＝
嚣 １５ ＝． ５ｍ ０
试
。
性、 真实性和灵 活性 ， 它是煤 矿井 下供 电应用 的一种 有效尝
４ 结 语
在很大程度上提 高了煤矿 井 下 电机的 控制和照 明的安
矿用 隔爆 型磁力起 动器 与照明综保组 合开关具 有实用
全可靠性 ， 经济和社会效 益前 景广 阔。
维普资讯
２ １３ １０ 面走 向长 ２８ 斜 长 ４ ｍ ７ｍ， ５ 。上 山边 界 采深 ８ ： ２
３ １ 下山边界采深 Ｈ ＝３２ 平均采深 Ｈ＝３ １５ ０ｍ， １ ２ｍ， １ ．ｍ。
确定的参数 ： 下沉系数 １ ．； ｌ ７ 主要影 响角 ｔ ＝２Ｏ 水 ＝Ｏ ．； 平移动系数 ｂ ０ ３ 拐点偏移距 ｓ ＝Ｏ０ Ｈ； 响传播 角 ０ ＝ ．； ｏ ．７ 影 ＝
４ 供 电系统 自动化改造
５ 社会经济效益
通过系统改造提高矿井供 电系统运行 的可靠性 ， 节约资 金 ３ ．万元 ； 少人 员操作高 压设备 时存在 的潜 在隐患 ， ５２ 减 对 高压板 的操作在监控微机上通过 鼠标点击就 可完成 ， 免了 避 人体直接接触高压板 ， 了本质安全 。 实现 作者简介 王 才（９２一）男 ，９６年毕 业 于山东新 汶矿务 １７ ， １９
探析煤矿井工开采引起地表变形问题
探析煤矿井工开采引起地表变形问题摘要：本文着重分析了煤矿井工开采过程中产生的地表变形问题，针对实际问题提出了相应的优化策略，既能保证开采的效率，又能保护环境，以及降低采煤过程中出现的环境问题，从而达到防治环境污染的目的，以此来提高煤炭开采的效率和质量。
关键词：煤矿；开采；地表变形在矿井生产中，各种因素都会导致地表变形的产生，从而提高矿井的安全风险，因此必须对地表变形进行实时动态监测，并采取相应的措施，减少地表变形的发生。
本文通过一家煤矿的实例，对煤矿井工开采所引发的地表变形问题进行了剖析与探讨，从而保证了矿井的正常生产。
1煤矿井工开采引起地表变形的形式分类井工开采产生的地表变形指的是由于开采而引起的地面沉降、地面裂缝、地面塌陷等地质灾害。
从定义上讲，它主要分为三类。
1.1地面沉降地面沉降的原因地表塌陷，形成了一个碟形的凹陷。
地面沉降会对建筑物、生活设施等产生危害，如生活场所出现积水、海水倒灌等。
1.2地面塌陷地面塌陷是指洞室、巷道等区域的地面突然崩塌，导致地面下沉、开裂。
由于地表塌方所引起的地表变形，其变形量相对较大，且发生的时间比较短，难以预测。
而且，一旦发生塌方，会引起地面建筑物的破坏，严重时会引起公路、桥梁等交通要道的破坏，严重时会危及人身和财产的安全。
1.3地裂缝(1)首先是在煤矿采掘区边缘拉伸区内的永久裂缝，这些裂缝一般平行于矿井采掘区的边界，总体上，它的宽和深度相对较深。
在这样的情况下，有三种情况会发生，一是在邻近的工作面上进行采矿，二是利用人工来填充裂缝，三是自然现象，但需要很长一段时间。
(2)二是动力断裂，由于受矿井工作面的驱使，在工作面前方方向上处于动态张拉区，常出现动态裂缝。
动态裂缝呈弓形分布，与永久裂缝的宽度、深度相比，其宽度和深度较短，与采掘工作面大致平行，但与采掘工作面的推进方向垂直。
为了使动态裂缝重新闭合，必须在采场持续的作用下，将动态张拉带改为动态压缩带，这样才能使动态裂缝闭合[1]。
大冶铁矿嗣后充填采场围岩变形机理研究
Series No.434 August2012金属矿山METAL MINE总第434期2012年第8期王东旭（1985—），男，博士研究生，100083北京市海淀区学院路30号。
·采矿工程·大冶铁矿嗣后充填采场围岩变形机理研究王东旭1，2宋卫东1，2颜钦武3梅林芳3（1.金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室；2.北京科技大学土木与环境工程学院；3.武钢矿业有限责任公司）摘要以相似材料模拟实验技术为主要研究手段，借助全站仪、应变计和数码相机等仪器监测了模型围岩的变形、应力以及破坏情况，研究了不同结构参数条件下分段空场嗣后充填采场的围岩变形与应力变化特征，以及发生破坏时的规律与特征。
主要研究结果为：揭示了大冶铁矿合理的采场结构参数；采场顶板与矿柱所受应力分布为拉剪应力和压应力；顶板是采场稳定的关键因素，应保证充填体与顶板良好的接触关系，提高接顶率；采场内应力分布规律与回采方向相反，偏向于首采矿块。
关键词嗣后充填物理实验跨度变形顶板Study on Surrounding Rock Deformation Mechanism on Daye Iron Subsequent Filling StopeWang Dongxu1，2Song Weidong1，2Yan Qinwu3Mei Linfang3（1.State Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines；2.School of Civil and EnvironmentalEngineering，University of Science and Technology Beijing，3.Mining Company of Wuhan Iron and Steel Corporation）Abstract Taken the similar material simulation techniques as the main research tools，the law of rock deformation，stress and damage effects of different structural parameters of under sublevel mining subsequent filling was studied with the total station，strain gauges and digital cameras.The law of roof damage was also mentioned.The major results are：the Daye iron ore stope＇s reasonable structural parameters were revealed；the stress in the roof is shear stress，which in the pil-lar is compressive stress；roof stability is the key factor for the stope，which should ensure the contaction between the roof and filling body after filling the goaf；the caractor of the stope stress distribution is contrary to the direction of mining，which is lean to the first mining ore block.Keywords Subsequent filling，Physical experiment，Span，Deformation，Roof地下岩体的开挖将对周围岩体产生应力扰动，形成复杂的次生应力场，引起局部应力集中［1］，会引起围岩发生弯曲、下沉、离层等现象，严重时甚至会发生断裂乃至垮落破坏［2］。
对煤矿井下充填式开采技术的思考
对煤矿井下充填式开采技术的思考资源开发地区社会稳定的一个突出问题是地企矛盾，主要原因是煤炭开采引发地表塌陷、水土流失、道路断裂、基础设施和房屋破损，矿区百姓的生活、生计、生产受到严重影响，而往往矿方一次货币补偿难以解决长远民生问题。
随着国家能源需求的不断增加，采空塌陷区也将不断增加，将会有更多的群众生产生活受到影响。
因此，煤矿推行充填式开采技术，已经成为关系国计民生的大事，成为建设生态文明、推动科学发展的当务之急。
标签：煤矿；充填式；开采技术所谓“充填式”采煤，是指将粉煤灰、风积沙等硅质材料配以速凝剂、固化剂和膨胀剂等辅料，按照一定比例制成高水膨胀材料作为充填物，通过地面钻孔，输送管路从地面充填站输入井下，从而实现以填充材料换取煤炭达到突破开采禁区的采煤方式。
这种技术突破村庄下等建筑物、水体、道路、铁路下，这些采煤禁区内有煤也能开采。
此项采煤方式具有运行成本低，煤炭回收率高、地表无明显沉降等诸多优势。
1 充填式开采技术的意义重大近年来，煤矿井下充填式开采技术在全国一些煤矿得到了研究和应用。
充填式开采技术一般采用膏体充填、高水充填、煤矸石充填三种开采工艺，能有效减少对土地、水资源、生态环境的破坏，提高资源的回收率。
该技术对解决我国煤矿开采与环境保护、煤矿开采与城市发展、煤矿开采与水资源保护、老矿区资源枯竭等问题具有一定的现实意义。
据调查，采用传统的“条带柱式”回采工艺，一些现有老矿可开采储量特别低。
尤其是遇到大型建筑群、水体和铁路下（简称“三下”）的情况，煤矿开采受到限制。
而充填式开采技术则突破这一瓶颈在禁区采煤。
从而实现地下与地面相安无事。
实施充填开采，有效增加了我国老矿区煤矿可采资源量，有利于安全采出剩余煤炭资源，提高煤炭资源回收率，同时，有效地控制了地表移动变形，缓解了地表水系和地下水资源的破坏、煤矸石占压耕地。
结合我国一些充填式开采的实践经验，文章对适合充填材料、充填技术等进行进一步研究、试验，因地制宜地探索煤矿井下充填开采模式，并积极推动成熟的煤矿先行开展井下充填开采试验试点，为促进煤炭资源绿色开采，实现矿区和谐发展打好基础。
浅析充填开采技术
浅析充填开采技术作者：魏钢来源：《中国科技博览》2013年第08期[摘要]本文主要借鉴我国煤矿进行沉陷治理的先进经验，针对煤矿的现状，结合以往发生的各类事故的教训、经验，总结出一些适合实际应用的充填开采技术，为提高煤矿的安全水平，为煤矿健康可持续发展做一点贡献。
[关键词]开采沉陷生态环境充填开采中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-175-011.1 充填开采的概念及其理论依据地表移动变形值与开采空间成正比，因此减小煤层开采厚度就可有效地减小地表移动变形值，从而减轻地下开采对建筑物或构筑物的损害程度。
充填法开采就是利用充填材料来充填煤层开采留下的空间，从而减小地表沉陷和地下开采对建筑物的影响。
充填开采在金属矿应用较多，技术相对成熟，可以为煤矿的充填开采提供借鉴，但煤系地层属于层状岩层，与一般金属矿岩层产状不尽相同，采后岩层移动与破坏规律也不尽一致，充填的目的也不完全一样。
因此，煤矿充填开采技术的研究与发展必须适应煤系岩层活动规律与控制要求，形成符合煤矿开采特点的充填开采理论与技术。
煤矿采空区充填开采技术在波兰、德国应用较多，充填材料通常是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰，其中以水砂充填技术应用最多[1]。
1.2 充填法开采的种类根据充填材料和充填方法的不同，可分为：水砂充填法、水力矸石充填法、风力充填法、矸石自溜充填法、手工带状充填、边界充填。
按充填料浆的浓度大小，煤矿充填开采方法可分为：低浓度充填、高浓度充填和膏体充填。
按充填料浆是否胶结，煤矿充填开采方法可分为：胶结充填、非胶结充填[2]。
按充填位置，煤矿充填开采方法可分为：采空区充填，即在煤层采出后顶板未冒落前的采空区域进行充填；冒落区充填，即在煤层采出后顶板已冒落的破碎矸石中进行注浆充填。
离层区充填，即在煤层采出后覆岩离层空洞区域进行注浆充填。
一般情况下，采空区充填宜采用高浓度或膏体的胶结充填，离层区充填和冒落区充填宜采用低浓度充填。
充填开采引起地表沉陷的影响因素探讨
板压 缩量 。
０ 引 言
我 国煤 炭 资 源 “ 下 ” 煤量 大 ， 多矿 井 煤 三 压 很 炭 资源 正在逐 步枯 竭 。 因此 ， 究采 动破 坏规 律 以 研
这六个 因素 中按 性质 不 同分 为 两部 分 ，即下
沉量因素 、 压缩 量 因素 ， 中 Ｊ 可 看作 下 沉量 的 其 ｓ ： 因素 。因为未 充满 的欠接 顶量 会直接 导致 顶 板 的 下沉 ；。 Ｊ 为充填 体压 缩量 ， ｓ 与其 本身 的强 度和 围岩 的压 力有 关 ， 顶板 、 而 底板 和 浮煤 的压缩 量与 顶底 板 的岩性 有关 ，应 根据 实 际情 况具 体确 定其 影 响 大小 。 它们 都属 于压缩 量 因素 。 外 ， 此 特定 的地质 条件 下 ， 存在 岩性 因素 ， 还 而此 时它有 可 能成 为主 要 因素之 一 。当上 覆岩 层 中存 在关键 层 时得考 虑 关键 层 的破 断下沉 对地 表 的影 响 ，充填要 控制 住
及减少 采动破 坏 的影 响 ，是 地表 沉 陷控 制科研 工 作 者 的重要任 务 。而膏 体充填 采 煤技 术重 要 组 成 部 分 ｌ， 谓 固体 废 物 １所 ｊ 膏 体 充填 就 是 把煤 矿 附 近 的煤 矸 石 、粉 煤 灰 、 炉 渣 、 质土 、 劣 城市 固体 垃圾等 在地 面加 工 成不 需脱 水 的牙 膏状 浆体 ，利用 充填 泵或 重力 作用 通 过管
某铁矿充填法采矿引起的地表变形的Flac分析
没 有 临界 点 ， 为 了 安全 起 见 ， 人 为定 在 矿 体 的最 西 侧 正上方， 移 动 范 围有 ４ ６ ０ １ ＂ ｉ ３长． 临 界 点 都 是 因为 水 平
变 形超 过 ２ ｍｍ／ ｍ．
学报 ， ２ ０ ０ ０， ２ ４ （ ２ １ ） ： ３ ９ ３ ５ － ３ ９ ４ １ ．
Ｅ ６ ］ 陈振华 ， 赵红红． 基 于 ＡＮＳ Ｙ Ｓ的钢 衬 钢 筋混 凝 土 压力 管
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道优化设 计 Ｅ Ｊ ３ ． 三峡 大 学 学 报 ： 自然科 学 版 ， ２ ０ １ ０ ， ３ ２
盘．
垂直 沉 降和水 平移 动 比较大 ． 矿 体下盘 稳 定性 好 于上
２ ） 在 不充 填 的 图 中 ， 由于矿 体 厚 ， 全 部 开 采 后 形
成 的采空 区 大 ， 两 矿 体 之 间 的 围岩 不 能 自稳 ， 变 形 很
大， 导 致程 序不 收敛 ． ３ ） 充 填法采 矿 时 ， 能有 效 地 控 制 地 表 的 变 形 ， 说 明充填 越 多 ， 地 表变 形 越小 ． ５ Ｏ 充填 与 ２ Ｏ 充 填 时 相 比， 其移 动范 围小 ， 水平 位 移和垂 直 下沉 都小 很 多．
第 ３ ５卷
第 １ 期
白义 如 某 铁 矿 充 填 法 采 矿 引 起 的 地 表 变 形 的 Ｆ ｌ ａ ｃ 分 析
６ ５
３ ． ２ 地 表 岩 层 移 动 角
矿体 下盘 稳定 性好 于上 盘． 下 盘 只 出 现 小 位 移 量
根 据上述 计 算公 式 ， 得 ３ ２号剖 面 在不 充 填 、 ２ Ｏ
论充填采煤法及地下采煤对地表建筑物的影响
论充填采煤法及地下采煤对地表建筑物的影响论充填采煤法及地下采煤对地表建筑物的影响摘要我国煤炭资源丰富,目前煤炭工业是我国不可或缺的支柱产业。
伴随着地下采煤,诱发大量的采空塌陷和地面裂缝,对矿区内耕地、水环境、交通设施和地面建筑物造成破坏。
对我国充填采矿现状和充填采矿的种类进行分析,并就地下采煤对地表建筑物破坏及解决途径提出一些见解。
关键词充填采煤;地表建筑;种类;影响全国各家煤炭集团已经形成大小不一的开采,以及各种非法小煤窑的长期破坏式开采,造成了可连续开采的煤矿资源日益减少。
面对国内市场煤炭资源的紧缺和煤炭价格的大幅上涨,对采区的遗留煤炭资源进行回收,就显得尤为重要。
长期以来,我国开采的方法是以壁式体系采煤法与柱式体系采煤法为主。
无论是哪种开采方式,都有共同缺点:需要预留大量的煤柱,起支护巷道的作用。
而煤柱的损失在当前可开采煤炭资源损失中占有很大的比重。
因此,急需研究新的开采工艺,以便经济、高效、安全地回收煤柱。
而充填采煤就是一种新型“绿色采煤”开采方式,它具有防护强度高,封闭性好、利于环保、减少占用土地等特点。
1充填采煤法种类充填采煤法依据充填动力可分为人力充填、风力充填、干粉充填、水力充填等。
我国其中最为广泛应用的是水力充填。
在水力充填中,最初为不含胶结剂的水砂充填,以后发展了胶结充填,并使充填体的浓度逐步提高。
逐步发展到高浓度的似膏体充填、膏体充填。
1)胶结充填采矿法。
由于水砂充填体的强度较低,井下排水也较为困难,作业环境较差,所以在现在的生产实践中应用最多的是胶结充填。
2)覆岩离层注浆充填法。
该方法利用上覆不同层位的岩层在沉降过程中形成离层,利用高压注浆方法往离层中注入充填材料来实现减少地表沉陷的目的。
3)冒落矸石空隙注浆胶结充填减沉技术。
该技术利用冒落带岩石的碎胀性注入胶结材料对采空区矸石进行固结。
4)粉煤灰部分代替水泥充填技术。
在应用水砂胶结充填的矿井中,为了节约生产成本和保护生态环境,有人提出用热电厂的粉煤灰部分地代替水泥形成充填料浆,也取得了良好的经济和社会效益。
《矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响研究》范文
《矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响研究》篇一一、引言随着煤炭资源的开采，矸石充填开采技术逐渐成为一种重要的采煤方法。
然而，这种开采方式对上覆岩层及地面的变形产生一定的影响。
因此，本篇论文将着重研究矸石充填开采过程中，上覆岩层和地面变形的发生机理及影响因素，并尝试为未来矸石充填开采的实践提供理论依据和解决方案。
二、矸石充填开采技术概述矸石充填开采是一种以矸石为充填物，将采空区进行充填的采煤方法。
该方法能够有效地控制矿区地压，减缓岩层移动，降低瓦斯积聚等风险。
然而，充填过程中可能对上覆岩层及地面产生一定的变形影响。
三、上覆岩层变形机理研究矸石充填开采过程中，上覆岩层的变形主要受以下几个方面的影响：1. 充填物的物理性质：矸石充填物的密度、粒度、强度等物理性质直接影响充填效果，进而影响上覆岩层的变形程度。
2. 采空区尺寸：采空区尺寸越大，上覆岩层的变形程度可能越大。
3. 开采深度：随着开采深度的增加，上覆岩层的应力状态发生变化，可能导致更大的变形。
四、地面变形影响研究地面变形是矸石充填开采过程中不可避免的现象，主要表现为地表沉降和地裂缝等。
这些变形对地面建筑、道路、管道等基础设施造成一定的影响。
1. 地表沉降：矸石充填过程中，由于充填物压实和岩层移动等因素，可能导致地表出现沉降现象。
沉降程度与矸石充填物的物理性质、采空区尺寸、开采深度等因素密切相关。
2. 地裂缝：地裂缝是地面变形的一种表现形式，主要由岩层移动和地面应力重新分布引起。
地裂缝对地面建筑和道路等设施造成破坏，影响正常使用。
五、影响因素及应对措施针对矸石充填开采对上覆岩层及地面变形的影响，可以采取以下措施进行应对：1. 优化矸石充填工艺：通过改进充填工艺，提高充填物的密度和强度，减少岩层移动和地面变形的程度。
2. 控制采空区尺寸：合理规划采空区尺寸，避免过大或过小的采空区对上覆岩层和地面造成不利影响。
3. 加强监测与预警：通过实时监测上覆岩层和地面的变形情况，及时发现异常情况并采取相应措施进行应对。
高河能源分层充填开采技术及地表移动变形预计
收稿日期:2018-01-04作者简介:平振红(1968-),男,山西壶关人,工程师,从事煤矿安全纠察工作。
doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2018.08.030高河能源分层充填开采技术及地表移动变形预计平振红袁平雅雯(长治市煤炭安全纠察支队,山西长治 046000)摘 要:针对高河能源“三下”压煤量大的问题,分析了分层充填开采的巷道布置,并在此基础上对充填开采后的地表沉陷进行预计。
结果表明:地表建筑物区域最大下沉75mm,倾斜变形最大1.3mm /m,最大水平变形0.8mm /m,建筑物变形值均在I 级损坏允许值的80%范围内,不会影响地面建构筑物安全和正常使用。
关键词:分层充填;巷道布置;地表移动变形中图分类号:TD325 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2018)08-0069-04 由于开采技术的制约,大多数煤矿在开采期间均保留了建筑物、铁路、水体等特殊构筑物下的煤炭,导致很大的资源浪费。
据统计,我国大型煤矿的压煤量大约有13Gt [1]。
随着开采强度的增加,我国东部和中部地区矿井已进入枯竭阶段,逐渐加大了对遗留煤体的开发力度[2]。
因此,目前急需有效的开采技术来开挖“三下”压煤,延长煤矿的服务年限。
其中,充填开采方法可以在煤炭开采后利用充填体来支撑上覆岩层,减少岩层的弯曲下沉量,从而减少地表的移动变形,达到保护地表建筑物、水体的目的。
目前充填体的材料主要有水砂、高水、矸石以及膏体,分别适用于不同条件的矿井[3-5]。
由于效果明显,已被广泛应用于现场,来开挖“三下”压煤[6]。
本文结合高河能源分层充填开采实践,分析了膏体充填开采的巷道布置,计算了充填开采后地表沉陷的相关参数,发现充填开采不会影响地面建构筑物安全和正常使用,为类似条件下地表建筑物下充填开采工作提供参考。
1 矿井地质条件高河能源核定生产能力750万t /a,地面村庄等建(构)筑物密集,“三下”压煤储量高达3.72亿t。
上向水平分层充填法采矿地表变形研究
上向水平分层充填法采矿地表变形研究王伟;李云安;王钦刚;胡丽珍;雷银;邹济韬【摘要】开采地下矿产会造成地表开裂、变形,破坏建筑物,对人们的生产、生活造成严重的影响,矿区地表变形问题一直是影响矿山安全生产的一个重要方面.应用FLAC3D数值分析软件,建立三维地质模型,模拟计算司家营铁矿分步开采回填后相应地表变形情况,并与经验公式计算的地表沉降值进行对比分析.提出了司家营矿区地表变形的一般规律及变形机制,对地表变形的地质灾害做出分析评价.研究结果表明,上向水平分层填充法采矿能有效的控制地表变形问题,填充体对减小变形具有重要的作用.对比分析表明数值模拟结果比经验公式结果偏小,但在合理许可范围内,表明FLAC3D是预测地表变形的一种有效手段,对其他相似采矿引起的地表变形研究和预测具有重要的参考价值.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】4页(P139-142)【关键词】上向水平分层充填法;地表变形;数值模拟;经验公式【作者】王伟;李云安;王钦刚;胡丽珍;雷银;邹济韬【作者单位】中国地质大学工程学院,湖北武汉430000;中国地质大学工程学院,湖北武汉430000;中国地质大学工程学院,湖北武汉430000;中国地质大学工程学院,湖北武汉430000;中国地质大学工程学院,湖北武汉430000;中国地质大学工程学院,湖北武汉430000【正文语种】中文【中图分类】TD325随着国内外资源日趋减少，而国民经济的迅速发展对钢铁需求的不断增长。
由于开采深度增加，环境保护要求严格，充填采矿法适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等，充填采矿法的应用比例逐年增加。
上向水平分层充填法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，而后填入充填料，以支撑采空区两帮和作为工作平台。
该方法为工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环；回采空间和范围可以控制，可以用任何充填材料进行充填[1-3]。
厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究
厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律研究
焦方树;张新国;范亚奇
【期刊名称】《煤炭技术》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】为探究厚煤层膏体分层充填开采地表移动变形规律,以古城煤矿1305工作面为研究对象,采用理论分析、参数计算及地表下沉预计等方法,基于等价采高理论建立了适用于膏体充填开采的等价采高模型,修正了非充分采动条件下的膏体充填开采预计参数,预计并揭示了厚煤层膏体分层充填开采后的地表移动参数变化规律。
结果表明:膏体分层充填开采后地表最大下沉值270 mm,地表建筑物损坏等级在Ⅰ级允许变形以内,保证了地表建筑物的正常使用,为类似膏体充填后地表沉陷预测提供借鉴。
【总页数】5页(P24-28)
【作者】焦方树;张新国;范亚奇
【作者单位】山东科技大学能源与矿业工程学院;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地
【正文语种】中文
【中图分类】TD823.7;TD823.2
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充填法开采引起地表移动、变形和破坏的过程分析与机理研
究
作者：赵海军， 马凤山， 李国庆， 丁德民， 高建科， 卢耀军， ZHAO Hai-jun， MA Feng-shan， LI Guo-qing， DING De-min， GAO Jian-ke， LU Yao-jun
作者单位：赵海军,马凤山,李国庆,丁德民,ZHAO Hai-jun,MA Feng-shan,LI Guo-qing,DING De-min(中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室,北京,100029)， 高建科,卢耀军
,GAO Jian-ke,LU Yao-jun(金川集团有限公司二矿区,甘肃,金昌,737100)
刊名：
岩土工程学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING
年，卷(期)：2008,30(5)
被引用次数：3次
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3.余伟健.高谦.张周平.靳学奇金川矿区监测技术的应用与发展[期刊论文]-矿业工程研究 2009(2)
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