固体充填开采地表沉陷规律数值模拟

煤矿地表沉陷岩移观测设计

内蒙古友恒煤炭有限责任公司益民煤矿5201工作面地表岩移观测设计 部门：地测科 2016-1-1

由于5201工作面是益民煤矿5-2煤层首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有具体的观测资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移观测站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，解决本采区的安全开采问题，并为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。为此我们对5201工作面地表沉陷此设计。 呈上审批： 编制： 总工： 本要求以《煤矿测量规程》和《工程测量规范》为标准制定，仪器以全站仪为主。如使用其它仪器，如RTK但必须精度达到相应的要求。

矿长：

目录 5201工作面地表岩移观测技术要求 0 一、前言 0 二、工作面概况 0 三、基本要求 (1) 四、建立观测网 (2) 1、建立观测基准点： (2) 2、建立工作控制点网： (3) 3、设置观测点线： (3) 4、控制点和观测点的设置应符合下列要求： (3) 五、施工标准 (4) 六、观测工作 (6) 七、观测资料的整理与分析 (8)

八、成果的提交 (9) 附录1：《5201工作面地质说明书》 (10) 附录2：观测站设计图 (10)

5201工作面地表岩移观测技术要求 一、前言 由于5201工作面是益民煤矿首采工作面，同时我矿对5-2煤开采对地表的影响没有可靠完整的资料数据，因此对该工作面应布设地表岩移工作站，详细了解5201工作面的采动对上方地表影响情况，以便为以后的开采做出合理、科学的安排。通过此次观测得到一系列技术资料和数据，为以后5-2煤的合理、安全开采提供可靠依据，为留设村庄、建筑物保护煤柱提供技术资料数据，从而最大程度地保护地表生态环境。 二、工作面概况 首采5201工作面的大概情况：顺槽长度1300米，工作面长度为250米。煤层倾角平均为1°。采动区域的四角坐标为：

15-05-地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析-2016年第2期

地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析 易四海 （中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北唐山063012） ［摘要］采用数值模拟计算，通过对覆岩移动过程的模拟研究，指出了地表沉陷由岩体变形 破坏到岩体密实沉陷的发展过程，揭示了岩体密实沉陷延续是引起地表残余沉陷变形的机理；通过对岩体密实阶段地表沉陷分布规律的模拟研究，证实地表残余变形可以用概率积分法进行预计。根据数值模拟及现场实测数据，确定了长壁开采条件下地表残余沉陷变形的概率积分法预计参数。 ［关键词］ 残余沉陷变形；数值模拟；沉陷过程；预计参数；长壁开采 ［中图分类号］TD325 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2016）02-0029-04Forecast Parameters and Numerical Simulation of Mechanism of Surface Ｒesidual Subsidence Deformation YI Si-hai （CCTEG Tangshan Ｒesearch Institute ，Tangshan 063012，China ） Abstract ：Overburden strata movement process was studied by numerical simulation ，the results showed that surface subsidence expe- rienced the process that from rock mass deformation to rock mass subsidence ，it revealed that rock mass subsidence development was reasons that induced surface residual subsidence deformation．Surface residual deformation could be predicted by probability integral method according numerical simulation of surface subsidence distribution law during rock mass subsidence stage.On the basis of numer-ical simulation and measured data ，predicting parameters of probability integral method of surface residual subsidence deformation with long wall mining situation were confirmed. Key words ：residual subsidence deformation ；numerical simulation ；subsidence process ；predicting parameters ；long wall mining ［收稿日期］2015－08－19 ［DOI ］10.13532/https://www.360docs.net/doc/1715162405.html,11－3677/td.2016.02.009［基金项目］国家自然科学基金项目（51474129） ［作者简介］易四海（1980－），男，湖北公安人，副研究员，博士，主要从事开采沉陷规律与“三下”采煤方面的研究工作。［引用格式］易四海.地表残余沉陷变形机理数值模拟与预计参数分析［J ］.煤矿开采，2016，21（2）：29－32. 开采沉陷延续时间较长，地表将在很长时间内存在残余沉陷变形，对采煤塌陷区地表新建建 （构）筑物产生不利影响。因此，了解和掌握采煤塌陷区地表残余沉陷规律十分重要。但是，限于采 煤塌陷区地表残余沉陷延续时间长、数值较小，一般难以用实测方法掌握其全部发展规律。目前，对采煤塌陷区地表残余沉陷变形的预测已有了一些研究 ［1－3］ ，对采煤塌陷区建设利用具有一定的指导意义，但在对残余沉陷变形预测参数取值时大多凭经验，缺乏足够的理论支持，给采煤塌陷区地表建筑带来了一定的安全隐患。 为此，本文采用数值模拟计算，研究覆岩移动过程及地表残余沉陷变形的分布规律，依据实测数据建立地表残余沉陷变形的预计方法并确定相关参数，为采煤塌陷区地表安全利用提供理论依据。1 采煤沉陷数值模拟 采用离散元法进行模拟试验。试验设计煤层采厚M =3.0m ，采宽L =125m ，倾角α=0?，采深 H 0=100m ，松散层厚度H s =20m ，基岩厚度H j = 80m ，基岩由砂岩、泥岩和砂质泥岩等岩性组成。 图1为数值计算模型网格剖分图 。 图1 数值计算模型剖分 1.1地表沉陷过程 地下煤层采出后引起的地表沉陷是一个时间和空间过程。由于地表沉陷孕育与发展过程非常复杂，许多学者从不同的角度对其进行了研究 ［4－6］ ， 这些研究多从地表点的移动量及剧烈程度的角度进 行描述。而实际上，地表移动是岩层移动的延伸和表象，岩层移动是发生在岩体内部的力学现象，只有从岩层移动的角度来研究地表沉陷过程才能真实揭示岩层与地表移动的机理与规律。 图2为数值模拟采空区上方不同高度岩层内测 9 2第21卷第2期（总第129期） 2016年4月煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol.21No.2（Series No.129） April 2016 中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t

我国目前煤矿充填开采技术现状概要

综述 我国目前煤矿充填开采技术现状 闫少宏,张华兴 (煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013 [摘要]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。 [关键词]充填开采;顶板控制;巷柱式开采;充填支架 [中图分类号]T D823183[文献标识码]A [文章编 号]100626225(20080320001203 St a tus 2quo of F illi n g M i n i n g Technology i n Coa lM i n es of Ch i n a Y AN Shao 2hong,ZHANG Hua 2xing (Coal M ining &Designing B ranch,China Coal Research I nstitute,Beijing 100013,China Abstract:Roof contr ol methods were analyzed and filling contr ol was regarded as a good one for envir on ment in this paper .There are t w o kinds of filling methods in China currently .One is r oad way filling and another is l ong 2wall filling .For popularizati on of filling,Part filling and contr ollable subsidence theory must be researched .I nfluence of filling technique on m ining must be reduced and surface sub

综合机械化固体充填采煤方法与技术研究

综合机械化固体充填采煤方法与技术研究 发表时间：2018-07-23T17:48:32.047Z 来源：《知识-力量》2018年8月上作者：赵文斌 [导读] 要想真正地促进资源的优化配置，有效地落实可持续发展理念，在煤炭资源开采以及煤矿开采的过程之中，我国必须要充分采取综合机械化采煤形式，不断提高自身绿色开采的水平。 （淮北矿业集团公司，安徽淮北 233529） 摘要：要想真正地促进资源的优化配置，有效地落实可持续发展理念，在煤炭资源开采以及煤矿开采的过程之中，我国必须要充分采取综合机械化采煤形式，不断提高自身绿色开采的水平。本文站在宏观发展的角度，结合我国采煤方法应用的实际情况，对综合机械化固体充填采煤方法与技术进行进一步的分析以及研究。 关键词：机械化；固体充填；采煤 一、引言 作为我国国民经济中的重要组成部分，煤炭开采业对推动国家综合实力的提升做出了巨大的贡献，同时我国经济的发展也离不开煤炭资源的优化配置以及利用。从目前来看，我国的煤炭产量呈现着逐年上涨的趋势，但是，结合本人的实践调查可以看出，各类煤炭资源在我国的分布极不合理，同时现有的开采条件相对比较差，许多地方在进行煤炭资源开采的过程之中过于注重经济效益，直接忽略对环境承载力的分析，许多的煤炭资源几近枯竭。在这样的社会背景之下，我国许多学者提出了绿色采矿技术等理念，作为该理念之中的重要组成部分，综合机械化固体充填采煤方法以及技术开始受到了社会各界的广泛关注。 二、密实充填采煤的岩层移动控制理论 要想突破传统充填采煤技术的桎梏，首先需要立足于煤炭资源开采的实质情况，对不同的采煤技术进行深入的分析以及研究，了解各类技术所存在的不足。学术界也站在这样的背景之下提出了充填开采岩层控制理论，该理论能够以目前煤炭资源使用的实际情况为分析对象，站在运动控制的角度来更好地实现对分析对象的有效监督。 对于充填采煤岩层控制的等价采高理论来说，在实践运作的过程之中，首先需要以采矿区填充为基础，然后立足于岩层移动分析的实质情况积极控制煤层的厚度。不可否认，在进行整个填充的过程之中，大部分以固体填充为主，其中不同固体在不同的压力状态之下会产生一定的体积膨胀，同时不同压力所产生的体积膨胀以及压缩量有所区别，因此工作人员需要根据实际情况对岩层的移动状态进行进一步的分析，以此来更好地避免外部不确定性因素所带来的负面影响。 （一）、密集建筑群下充填采煤 如果是在较为密集的建筑群下进行煤矿的开采，工作人员要积极地分析具体的建筑环境以及开采的条件，了解在煤炭开采过程中极易出现的各种问题，从而采取针对性的解决措施，保证煤炭资源开采的质量以及效率，只有这样才能够实现各种煤炭资源的优化配置和利用。从目前来看，在实践运作的过程之中，大部分的工作人员主要以条带开采的形式为主，但是这种煤炭的采出率比较低，因此业界开始提出了固体物料充填采煤。结合本文的资料调查可以看出，这种采煤方式的实际产出率高达80%以上，另外矿井的服务年限也有了极大的提升，在直接填充固体物料之后，下沉量不足200毫米，但是如果采取长臂开采的形式，那么下沉量预计会超过1900毫米。 （二）、近松散含水层下充填采煤 从目前来看，在煤炭开采的过程之中极易出现近松散含水层以下充填采煤的现象，如果采取较为传统的方法进行煤炭的开采，就难以真正地实现煤炭资源的优化利用，同时还无法保障整个矿井的服务年限，因此工作人员在实施充填开采的过程之中首先需要了解隔水关键层的实际厚度并进行有效的保护。 三、注意事项 结合实践调查以及资料分析可以得知，在综合机械化固体充填采煤方法应用以及实践的过程之中，工作人员首先需要选择一些轻型化的采煤设备，保证后期工作的有效落实，积极加强不同采煤技术之间的有效整合。其次，在利用短壁综合机械化采煤技术的过程之中，必须要结合项目快速作业的实质要求，不断提高煤炭开采的质量以及效率。 如果利用长壁综合机械化技术进行采煤，那么首先需要明确工作面的实际长度，严格按照低成本、高产量的工作原则积极采取相应的解决措施，避免各个机械设备对工作长度的限制以及负面影响，实现不同环节之间的高效配合，保障工作面长度的合理性。 最后，工作人员需要严格按照实际的施工程序，一一落实相关的工作环节，在施工之前需要对煤炭开采的环境进行详细的地质勘探，以此来制定相应的综合开采施工方案，严格按照安全第一的工作原则选择先进的计算机系统，实现机械一体化，除此之外，技术工作人员还需要立足于情况进行实时的监督以及管理，对最终的施工质量进行及时的记录，从而保障综合机械化固体充填采煤方法作用的有效发挥。 四、研究方向 综合机械化固体充填采煤符合我国煤炭开采的现实情况，该技术能够立足于充填采煤岩层控制理论的实质要求，促进固体充填采煤技术水平的有效提升。从目前来看，我国在煤炭资源开采的过程之中促进该技术的推广以及应用，同时取得了较为明显的社会经济效益。但是在实践应用的过程之中必须要注重以下几点：首先需要加强对充填以及夯实自动化的控制，严格按照充填的相关要求保障夯实效率的整体提升，积极推进相应的采煤固体充填工作。其次，需要选择科学合理的新型充填材料，保证综合机械化固体充填采矿技术的落实，明确不同材料的来源、成本以及各种物理特性。最后，工作人员需要积极运用各种高新技术，比如开采极薄煤层充填采煤技术，在落实综合机械化固体充填采煤一体化技术的过程之中，实际的采煤高度往往不符合现有的采煤技术不符合相应的要求，工作人员需要加强不同环节之间的联系，对现有的充填采煤工艺进行分析，了解不同工艺的适应性。除此之外，工作人员还需要结合不同技术使用的实际情况朝着深井填充方向发展，保证煤炭资源开采量的整体提升。 五、结语 在落实可持续发展理念以及推动我国煤炭资源开采利用的过程中，工作人员必须要积极加大对各种高新技术的运用，以综合机械化固

开采沉陷形成机理及其预测方法

开采沉陷形成机理及其预测方法 有用矿物被采出以后，开采区域周围的岩体的原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，达到新的平衡。在此过程中，使岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续的破坏(开裂、冒落等)，这种现象称为“开采沉陷”(Mining subsidence)。 有用矿物的开采可以是井工方法开采，也可以是露天方法开采；开采的有用矿物可以是层状的也可以是非层状的。本材料主要指的是层状有用矿物(特别是煤层)的井工开采，“开采沉陷”也是特指煤层地下开采后产生的开采沉陷。 岩体本身是一种非常复杂的介质，它不仅是出各种不同性质的岩层组成，而且还由于各种地质作用(如褶皱、断层、开裂、火成岩侵入、陷落柱等)而产生了大量的不连续面。岩体在受到各种不同开采方法的开采影响时，产生的开采沉陷是一个在时间和空间上都是非常复杂的过程。在时间上来说，在移动过程中，开采沉陷的形式和大小在不同的时间是不同的，也就是说，此时的开采沉陷是“动态的”；随着时间的推移，开采沉陷的形式和大小逐渐趋向于稳定，开采沉陷变成“静态的”或“最终的”。从空间上来说，若地下开采的范围较小、开采的矿物的埋藏深度较大，则开采沉陷波及的范围往往只局限于开采区域周围的岩体；若开采范围较大、开采矿物的埋藏深度较小，则开采沉陷波及的范围就会从岩体发展到地表，引起“地表移动”。由于人类的生产和生活活动大部分都是在地表进行，所以地表移动对人类的影响更为普遍。 第一节煤矿地下开采引起的地表移动与变形 一、地表移动的形式 所谓地表移动，是指采空区面积扩大到一定范围后，岩层移动发展到地表，使地表产生移动和变形，在地表沉陷的研究中称这一过程和现象为地表移动。开采引起的地表移动过程，受多种地质采矿因素的影响，因此，随开采深度、开采厚度、采煤方法及煤层产状等因素的不同，地表移动和破坏的形式也不完全相同。在采深和采厚的比值较大时，地表的移动和变形在空间和时间上是连续的、渐变的，具有明显的规律性。当采深和采厚的比值较小(一般小于30)或具有较大的地质构造时，地表的移动和变形在空间和时间上将是不连续的，移动和变形的分布没有严格的规律性，地表可能出现较大的裂缝或塌陷坑。地表移动和破坏的形式，

矸石充填开采项目简介(new)

矸石充填开采技术项目简介 中国矿业大学 二O 一O 年二月

目录 1 工程背景........................................................................................................................... .- 2 - 2 矸石充填开采技术总体思路.............................................................................................- 3 - 3 井下分矸与投料系统简述.................................................................................................- 3 - 3 固体充填采煤技术............................................................................................................- 6 - 3.1 掘巷充填采煤技术...................................................................................................- 6 - 3.2 长壁普采（或炮采）充填采煤技术.......................................................................- 8 - 3.3 长壁综采充填采煤技术.........................................................................................- 10 -

煤矿区地表沉陷速度剖面线计算软件开发

煤矿区地表沉陷速度剖面线计算软件开发 刘义新1,2,3,张俊英1,2 (1．煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100013;2．煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室 (煤炭科学研究总院),北京100013;3．北京市煤矿安全工程技术研究中心,北京100013) [摘一要]一煤矿区地表沉陷规律一般采用地表下沉二水平移动二地表倾斜二曲率和地表水平变形等5个指标来描述和分析三随着煤矿高效开采的发展,工作面快速开采可导致地表沉陷的速度快,给地表受护对象带来严重损坏,但缺乏利用 地表沉陷速度 作为参数进行分析研究三在对 地表沉陷速度 定义的基础上,以此为软件开发的数学模型,进行了煤矿区地表沉陷速度剖面线计算的软件开发,给出了软件的一些功能和应用三该软件的开发为矿区地表沉陷速度规律的研究提供了方便三 [关键词]一地表沉陷速度;剖面图;软件开发[中图分类号]TD325．3一 [文献标识码]A一 [文章编号]1006-6225(2018)03-0072-03 Section Line Calculation Software Development of Surface Subsidence Speed in Coal District LIU Yi-xin 1,2,3,ZHANG Jun-ying 1,2 (1．Safety Institute,China Coal Research Institute Co．,Ltd．,Beijing 100013,China; 2．State Key Laboratory of Coal Resource High Effective Mining &Clean Utilization (China Coal Research Institute),Beijing 100013,China; 3．Beijing Mine Safety Engineering Technology Research Center,Beijing 100013,China) Abstract :About five indexes were used to described and analyzed coal district surface subsidence principle,which include surface subsidence,horizontal movement,surface incline,curvature and surface horizontal deformation．With high-efficient mining develop-ment of coal mine,rapidly mining leaded to rapidly surface subsidence,so objects needed to be protected on surface,but the parame-ters surface subsidence speed was applied to studied seldom．On the basis of surface subsidence speed meaning,and it act as mathematics model of software development,section line calculation software of surface subsidence speed in coal district was developed, some functions were put forward,and the software offered convenience for studying of surface subsidence speed principle of coal district．Key words :surface subsidence speed;sectional map;software development [收稿日期]2018-02-26 [DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2018．03．018[基金项目]国家自然科学基金资助项目(51404139) [作者简介]刘义新(1980-),男,山东栖霞人,博士,副研究员,从事矿山开采沉陷和 三下 采煤二特殊采煤等方面的研究工作三[引用格式] 刘义新,张俊英．煤矿区地表沉陷速度剖面线计算软件开发[J ].煤矿开采,2018,23(3):72-74,29． 一一煤炭地下开采引起的地表沉陷是一个十分复杂的过程,其表现形式多样[1-2]三其中,地表移动盆地是煤矿开采导致地表显现最常见的表现形式,通 常采用 两种移动二三个变形 作为指标进行描述地表沉陷规律,即地表下沉二水平移动二地表倾斜二曲率和地表水平变形合计5个指标三目前,这些指标在我国煤矿区地表沉陷规律分析二沉陷预测和 三下 压煤开采等方面得到广泛和成熟应用[3-4]三近年来,随着煤矿高效开采的发展,煤矿区工作面开采速度均比以前产生较大变化,由以前绝大部分工作面小于60m /月,发展到现在很少有工作面开采速度小于2m /d,多数开采速度5~8m /d,少数达16m /d三因此,在采深二地表下沉值等参数变化不大的情况下,工作面快速开采可导致地表沉陷的速度快,尤其在浅埋深条件下地表沉陷速度会更加明显,从而给地表受护对象带来严重损坏,给受护对象的维护带来不确定性三目前,我国对地表沉陷速度相关方面的研究和地表沉陷速度计 算软件较缺乏[5],因此,本文在对 地表沉陷速度 定义的基础上,以 地表沉陷速度 计算公式为软件数学模型,进行了煤矿区地表沉陷速度剖面线计算的软件开发,以期方便对矿区地表移动观测站进行地表沉陷速度方面的整理二分析及研究三1一软件数学计算模型 地表沉陷速度定义为相邻两次地表沉陷值与两次观测的间隔天数之比,包括地表下沉速度二地表倾斜速度二地表曲率速度二地表水平移动速度和地表水平变形速度三主要利用地表沉陷速度来表征地表沉陷在不同时间的发展变化过程和地表沉陷的变化快慢与程度三地表沉陷速度各参数定义如下: (1)地表下沉速度一是指地表各点相邻两次观测的地表下沉差值除以两次观测的间隔天数三地表下沉速度V W (mm /d)计算公式为: V W =W nm -W nm -1 t (1) 2 7第23卷第3期(总第142期) 2018年6月煤一矿一开一采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol．23No．3(Series No．142) June一2018 万方数据

开采沉陷预计方法概述

开采沉陷预计方法概述 摘要：本文主要介绍了当前使用的开采沉陷预计方法（基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法）的原理、特点及应用情况，并简要介绍了开采沉陷预计的发展趋势，相信会对开采沉陷工作具有一定的帮助意义。 关键词：开采沉陷；预计方法；概率积分法；理论模拟法 1 引言 开采沉陷预计是矿山开采沉陷的核心内容之一，它对开采沉陷的理论研究和生产实践都有重要意义[1]。由于采矿引起的地面沉陷损坏地面建筑、公路、铁路等，不但给人民生活带来了威胁，而且破坏环境。开采沉陷的预计，对建筑物和生态环境的保护有重要意义。因此，有必要对开采沉陷预计方法进行探讨，以指导矿山的开采。开采沉陷预计方法很多，按建立预计方法的途径可分可分为三类：基于实测资料的经验方法、影响函数法和理论模拟法[2-4]。 2 开采沉陷方法简介 基于实测资料的经验方法是通过对大量的已知开采沉陷实测资料进行数据处理，确定开采沉陷中各种移动变形值的函数形式和计算预计参数的经验公式。这种方法在预测时，首先根据开采的地质条件，确定经验公式中的预计参数，再代入公式确定预计函数进而求出移动和变形值。这种方法是当前最为可靠的一种预测方法，常见的经验方法有：典型曲线法和剖面函数法等。 理论模拟法把岩体抽象为某个数学的、力学或数学-力学的理论模型，按照这个模型计算受开采影响岩体产生的移动、变形和应力的分布情况。如认为岩层和地表是一种连续的介质，则此模型属于连续介质模型；否则，就属于非连续介质模型。此法所用的函数一般均由理论研究得出，所用的参数常用实验室试验或理论推导求得，一般与现场实测资料没有直接关系，常用的理论模型法主要有连续介质力学法等。 影响函数法是介于经验方法和理论模型方法之间的一种方法，它的实质是根据理论研究或其他方法确定微小单元开采对岩层或地表的影响（以影响函数表示），把整个开采对岩层和地表的影响看作采区内所有微小单元开采影响的总和，并据此计算整个开采引起的岩层和地表的移动和变形，目前此方法中所用的参数根据实测资料获得。常用的影响函数方法有概率积分法等[5]。 下面分别对各个方法进行简单介绍。 2.1 典型曲线法 典型曲线法是用无因次的典型曲线表示移动盆地主断面上的移动和变形曲线的一种方法，它适用于矩形或者近似矩形的采区的地表移动变形预计。典型曲线法由于其分布和参数均是直接基于实测资料，因此其预计误差较小。但是建立典型曲线需要大量的观测数据，在实测数据不足的地区不能使用典型曲线法。；另外，此方法原则上只适用于矩形或近似矩形采区的地表移动和变形预计，在形状不规则的工作面开采时预计误差较大，这些限制了典型

煤矿充填开采的现状与发展趋势

煤矿充填开采的现状与发展趋势 摘要:本文结合前人的研究,对充填开采进行系统的阐述。利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法;既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以作为地下结构支撑体,减轻开采沉陷灾害,提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。 地下开采造成覆盖在开采层上面的岩层破坏、岩层移动及地表沉陷,造成地面建筑物、道路、管路、水体、水工工程及农田等的破坏,以致使生态环境也受到了很大影响。它长久以来是矿业学科领域研究助重点。虽然近年来发展了不少先进的采矿方法,但是由于人类加强了资源的合理开发利用和日益强烈的环境保护的意识,对采矿方法提出了更加严格的要求。因此,充填采矿法应该成为以后发展的采矿方法之一。随着采矿技术的发展,充填采矿法在国内外得到了迅速的发展与应用。1957年煤矿充填开采产量比重达到了15.58％。近几十年来,充填开采法在金属矿山获得了发展,国有重点有色金属矿山充填开采比重已达到68％。金属矿的成功经验证明,充填采矿法是一种回收率高、贫化率低的采矿方法,能适应困难的开采条件,特别在地表不允许破坏的矿床开采中,具有不可替代的作用。充填开采法是将煤矸石等固体废弃物作为主要充填材料充填到井下,一方面可以减少矸石的排放,另一方面可以控制岩层移动来减缓开采沉陷,实现建筑物下压煤开采和保护土地资源。因而,研究煤矿充填开采技术对发展绿色开采具有十分重要的意义。 1 煤矿充填开采的技术现状 目前充填开采法在金属矿应用较多,技术相对成熟,可以为煤矿的充填开采提供相应的借鉴。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。正常情况下长壁工作面使用水砂充填后地表下沉系数为0.10～0.20。波兰采用水砂充填条带法,已经成功地开采了多座城市下的煤炭资源。20世纪60年代,我国抚顺胜利矿采用伪倾斜上行水砂充填长壁采煤法成功地开采了工广保护煤柱。但由于水砂充填采煤工艺复杂且成本较高,在我国煤矿没有得到推广应用。为了克服水砂充填存在泌水、需要建立复杂的隔排水系统等问题,20世纪80年代初国外发展了膏体充填技术。膏体充填技术的优点是:充填料制作成不泌水的牙膏状浆体,在较低流速情况下也能够正常地泵送,提高了充填效率。膏体充填技术在金属矿山得到了较快的发展。甘肃金川镍矿和湖北大冶铜录山铜矿推广应用了膏体充填技术。膏体充填技术在煤矿仅在德国沃尔萨姆等煤矿进行过初步试验。我国学者对膏体充填技术在我国煤矿应用的可行性进行了探讨,目前正在有关煤矿开展工业性试验。20世纪80年代后期抚顺矿务局借鉴国外的经验,在我国首次采用离层注浆减缓地表下沉的试验取得了成功,此项技术引起了我国从事开采沉陷及“三下”采煤的专家和工程技术人员的重视,先后在新汶华丰煤矿、兖州东滩煤矿、开滦唐山煤矿等进行了离层注浆减缓地表沉降现场试验,取得了一定的成效。进入到21世纪,充填技术在不断改造与创新的过程中得到发展与进步。从20世纪70～80年代开始,胶结充填、膏体充填、高水速凝材料固结充填相继试验成功并开始在煤矿使用。但是都存在着某些缺点,如:胶结充填采用水泥作为胶凝材料,其固结细粒的能力差,充填体初凝时需要少量脱水,造成料浆中水泥颗粒析出流失,污染井下作业环境,降低充填体的强度;膏体泵送充填输送技术难度高,一次性投资巨大;高水速凝材料固结充填存在着高水速凝材料来源少、成本高等问题。总之,受充填材料来源及技术经济条件的制约,在我国经济效益较差的煤炭行业的“三下”开采中还无法应用。因此,拓宽充填材料来源的范围、降低充填的成本成为推广充填开采技术的关键因素。 2 煤矿几种典型的充填开采工艺

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术探析

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术探析 发表时间：2020-04-02T06:19:21.391Z 来源：《防护工程》2019年22期作者：邹玉龙 [导读] 我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。 邹玉龙 龙口煤电有限公司梁家煤矿山东龙口 265700 摘要：我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。不过在实际的煤矿开采过程当中会受到很多因素的影响，往往会导致相关企业的经济利益受到影响，为此，要对煤矿采掘技术进行充分的分析，结合实际的情况而使用有效的技术进行开采，这样能够让沉陷煤层部位的全面开采进行严格的控制。所以下文将对控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术谈谈自己的几点体会，以供参考。 关键词：控制；充填开采技术；沉陷部分；煤矿开采 1.煤矿开采沉陷及充填开采技术进行研究的重要意义 现如今在进行煤矿开采过程中仍然存在沉陷问题，为了切实有效地解决和避免出现这种问题就应当深入地对煤矿开采技术进行研究与探索，就目前来讲较为有效的开采技术主要是部分充填开采技术。在实际煤矿开采过程中一旦发生沉陷问题则应当对其地表建筑物做重建或拆迁处理，与此同时还应当阻断煤矿开采作业以避免造成更大经济损失。另外，国家有关文件规定不可以牺牲自然资源为代价来换取经济发展，一旦发生煤矿沉陷问题则会对周边生态环境造成毁灭性损害，这与我国相关政策相背离。在这种形势下，我们应当全面加强对煤矿开采技术地研究和开发，在煤矿开采过程中运用部分充填开采技术可以较好地解决好沉陷问题，同时还可以充分利用所开采出煤矿矸石或城市固体垃圾回填入矿坑内，这样一来可以很好地避免了煤矿废弃物污染问题，进而对生态环境起一定保护作用，最终实现社会与经济效益共同发展的战略目标，部分充填开采技术地运用有效地推进了我国煤矿事业地健康、稳定发展，实现绿色开采。 2.充填开采的基本技术原理 所谓的充填开采技术，简单的来说就是对沉陷矿区使用特定类型的浆液来进行填充，这样能够让采矿过程当中的安全性得到有效的保障。通过实际的调查发现，在进行充填开采的过程当中会涉及到较多的技术方法，在这些技术当中最为典型的就是膏体充填、浓度低及浓度高的胶结体充填。总的来说，在充填过程当中如果出现采空区，相关工作人员要使用浓度较高的膏体充填材料进行充填工作；相反，如果出现冒落部位，工作人员可以使用注浆碎石的方法来对相应的区域进行充填操作，其主要原因就是，一些相对浓度较低的非胶体由于其自身的综合特点，在高层区域是十分适用的。为了能够保证煤层采掘工作正常进行，工作人员要结合实际的情况而将浓度较大的浆液填入到现有的空洞部位，这样能够为空洞区上侧得到有效的填充。通过实际的调查发现，煤炭采掘量与充填开采必须的填料总量之间有着十分密切的联系，二者对于开采工作有着十分重要的影响。为了能够选择与实际情况相符合的充填技术，就要对煤层充填实现局部或者整体性的操作。应该在实际的煤层充填期间保证现有的煤层不会出现冒落现象，在对采空位置进行充填的时候要提高一定的速度。只有在以上的条件下，要将强度较高的填充体短时间充填到适用到完整性较好的采空区中去，这样能够有效的防止在实际开采过程当中出现煤层沉陷的现象，对开采工作带来一定程度的影响。此外，对于充填部分的煤层关键在于沉陷填充量和开采现场所拥有的煤层规模，这样也能够对煤层沉降起到很好的预防作用。 3.对控制煤矿开采沉陷的充填开采技术进行分析 3.1关于覆岩离层注浆技术分析 该技术的运用重点是要切实做好关键层第一次破裂控制工作。一般来讲，覆岩离层相关数据包含了其位置、断裂情况以及离层量等。这些数据地获取主要以技术人员经验及其自身规律来开展探索和研究，在关键层即将破裂且又没有真正破裂的情况下就是最佳的注浆时间点，此时开展注浆作业所取得质量也是最佳的。但如果当关键层已经破裂后再进行注浆的，这时覆岩离层量已经很小了，由于注浆所使用的大都为流动性较好的材料，这就使得这些材料会向裂缝处缓慢推移，这样一来就难以实现注浆的效果，因此，注浆质量也会受到巨大影响。现今大家在关键层第一次破裂后技术研究已经十分重视了，这种情况下较好的解决办法就是运用离层分区隔离填充法来进行作业。也就是将破裂后的关键层的离层区做分区处理，这样可以有效地确保填充材料得以将离层区充分填满，进一步提升其承载能力从而起到加固效果。 3.2关于膏体充填技术分析 膏体充填突出的技术特点是：一是浓度高，对采空区顶板支护效果好；二是流动状态为柱塞结构流、料浆基本不沉淀、不泌水、不离析，确保充填系统稳定运行；三是无临界流速，减少管道磨损；四是相同胶结料用量下强度较高；五是膏体充填体压缩率低，一般压缩率

综合机械化固体充填采煤技术在平煤十二矿的应用

收稿日期:2012－05－08 作者简介:过秉坤(1963—)，男，河南禹州人，高级工程师，1987年毕业于焦作矿业学院，现从事煤矿技术装备管理及研究工作。 技术经验 综合机械化固体充填采煤技术 在平煤十二矿的应用 过秉坤 (中国平煤神马集团设备租赁分公司，河南平顶山467021) 摘要: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。关键词:建筑物下开采;采后充填;矸石;粉煤灰;自夯式充填开采液压支架中图分类号:TD823．83 文献标志码:A 文章编号:1003－0506(2012)09－0050－04 Applications of Coal Mining Technology with Fully-mechanized Solid Backfilling in Pingdingshan No．12Coal Mine Guo Bingkun (Equipment Hiring Company ，China Pingmei Shenma Group ，Pingdingshan 467021，China ) Abstract :To solve the environment polluted problems occurred from the dumping of the coal refuse and fly ash on the surface ，and to save resources ，applications effect of coal mining technology with fully-mechanized sold backfilling has been analysed．Taking the first coal mining face using sold backfilling technology in Pingdingshan No．12Coal Mine as the research object ， and taking the coal refuse and fly ash as the backfilled material ，self compacted backfilled mining and hydraulic powered supports were also used to fill the coal body under the building structures．The argumentation were conducted on the make up of equipment and design and coal mining ，too．The results show that ，with the application of self compacted backfilled mining with hydraulic powered supports ，the mining operation and backfill operation can be carried out simultaneously ， and the recovery ratio can be improved．The backfilled material can effectively control the roof migration and can ensure the surface building structures not to be influenced by coal mining． Keywords :mining under buildings ;backfilling after mining ;coal refuse ;fly ash ;self compacted backfilled mining and hydraulic pow-ered supports 目前，我国煤矿企业在大多数情况下还采用垮 落法控制顶板，采后地面沉陷将达到采出厚度的65% 95%。这种开采方式造成地面矸石堆放，既占用土地又影响矿区生产环境，并且正在自燃的矸石山，如遇到雨水的渗入，受热后空气急剧膨胀，会引起爆炸，造成安全事故。此外，“三下”压煤直接影响矿井接替，缩短矿井服务年限。因此，解决矸石与粉煤灰地面堆积带来的环境问题，维持矿井的可 持续发展，成为当务之急。将矿井煤矸石不升井于 井下处理，并开采出井下煤炭资源，充填开采技术得 到迅速发展［1-5］ 。在平顶山矿区，平煤十二矿装备使 用了第1个固体充填综采工作面。 1充填综采工作面概况 (1)高皇保护煤柱块段。高皇保护煤柱位于工业场地保护煤柱南面，东邻己三采区2条下山，南邻己四采区，西邻己六采区轨道下山和斜井;地面为东高皇村，北边为十二矿工业场地，南边为何庄煤矿工业场地，东部为蜜蜂王村，南部无建筑物。煤层赋存稳定，该区段赋存己15煤层和己16-17煤层。己15煤层 · 05·2012年第9期中州煤炭总第201期