充填开采

摘要： 充填开采是防止地表沉陷,解决矿山周边生态环境问题的治本措施。基于前期对大量文献的研究,梳理出了现阶段主要的几种充填方法,并对其做了简要的介绍,简述了各类充填方法的特点和原理,综述了膏体充填技术、固体充填技术、覆岩离层注浆充填技术、高水材料充填技术的研究进展和应用情况。在总结了我国充填开采研究现状和技术特点基础上,对充填开采的未来发展趋势进行了展望,认为优化充填开采下的绿色矿山建设、充填开采体系的建立和推广、“选采充留”一体化的探索和研究、高效环保的新型材料研发和利用等是我国充填开采技术发展的几个重要方向。

摘要： 为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。

摘要： 为解决辽宁某铁矿开采后地表沉陷问题,验证自研的复合激发尾砂胶结充填体充填效果,运用FLAC^(3D)模拟软件对铁矿二步骤充填开采和地表沉陷进行数值模拟计算研究。研究结果表明:采用3种胶结充填体分别进行二步骤充填后,盐基、碱基、水泥基胶结充填体内部的应力平均值分别为0.92,0.79,0.93 MPa,最大位移值分别为38,22,75 mm,说明碱基胶结充填体在改善采场应力环境、减小顶底板变形情况具有一定的优势;以对采空区充填的模拟结果来看,碱基复合激发胶结充填体对围岩具有良好的支撑作用,能够很好地改善地表沉降现象;通过对采场应力和地表沉陷进行为期1 a的跟踪监测,表明监测区域位移变化量基本稳定,且全年监测点位移变化形态与应力变化趋势相同。

摘要： 充填材料是保障充填效果、控制充填成本的重要影响因素。总结了现有固体充填材料基本类型及其物理力学性质;阐述了固体充填材料影响岩层控制效果的机理;基于“三下”开采、坚硬顶板下开采、房式煤柱回收以及矸石处理等充填开采工程的需求,对应设计了建筑物变形、导水裂隙带发育范围、坚硬顶板能量释放、房式煤柱稳定以及矸石处理量等5类评估指标;建立固体充填开采充填材料选择设计流程,以工程需求为目标,以充填体充实率为连接核心,指导固体充填材料选择设计,实测充填材料充采质量比和实际充实率,监测、反馈并调节充实率,形成了固体充填开采充填材料选择设计方法。唐山某矿建筑物下F5001工作面工程实践表明,设计2.5~50 mm的矸石作为固体充填材料,最大沉降量为61 mm,保护了地表建筑物,取得了良好的充填效果。研究结果可为矿井选择充填材料提供设计参考。

摘要： 为研究不同充填体刚度对采煤工作面围岩稳定性的影响,采用PHASE 2D有限元软件建立数值模拟,对充填体不同刚度条件下采场垂直应力及覆岩垂直位移进行了研究,分析了工作面前后方支承压力分布特征、采场围岩下沉量等。研究结果表明,当充填体弹性模量为2000 MPa时,煤体塑性区宽度为1.98 m;当充填体弹性模量增大到3000 MPa、4000 MPa时,煤体塑性区宽度降低为1.5 m;当充填体弹性模量为2000 MPa时,工作面前方煤体支承压力系数峰值为1.8;当充填体弹性模量为3000 MPa、4000 MPa时,支承压力系数峰值分别为1.71和1.67;模型工作面推进200 m后,当弹性模量为2000 MPa时,直接顶下沉量最大值为20 mm,当弹性模量为3000 MPa、4000 MPa时,直接顶下沉量最大值为17 mm;随着充填体刚度不断增大,垂直位移随着弹性模量增大而逐渐减小,垂直位移最大值分别为45 mm、40 mm、37 mm。分析认为,提高充填体刚度能够降低煤体破坏范围和提高围岩稳定性,但随着充填体刚度的进一步提升,这一趋势不再明显。

摘要： 矸石充填开采可以降低采空区顶板垮落的可能性,并对地表沉陷变形起到关键控制作用。为了更简便准确的评估矸石充填后的效果,以新元煤矿为工程背景,首先概述了矸石充填设备的选型,考察了充填后的三个工作面的充实率,之后模拟计算了地面沉陷量,并通过现场实测来验证模拟结果。最后结合相关变形指标初步评估了该煤矿矸石充填开采对地表建筑物的影响。结果表明:新元煤矿三个工作面充填开采后的最大充实率为73%,最小则为36%;数值计算的地表沉陷量曲线与实测数据点相匹配,证明了模拟工作的可信度;模拟出来的三个工作面的可能最大地表水平变形值为0.15mm/m,可能最大地表倾斜变形值为0.35mm/m,可能最大地表曲率值为0.0022mm/m^(2);上述这些变形参数均小于相关的Ⅰ级变形指标,证明了矸石充填开采后对地面建筑物等的影响是非常小的。通过此数值模拟的方法提前对矸石充填开采引起的地表变形进行合理预测与评估是可行的。

摘要： 为了确定晋平煤业保护煤柱下充填开采技术方案,在晋平煤业105采区选取一个充填开采试验区域,通过分析试验区地质情况和地表建筑物情况,选择采用巷式条带充填开采技术工艺。同时,结合试验区域范围,设计了两种充填开采方案,并从多个角度进行了对比分析,最终确定了试验区域采用三个快段依次顺序充填开采的技术方案。

摘要： 为探究不同温度下充填料浆水平管流特性,开展了流变实验以获取不同温度下充填料浆流变参数,基于流体力学理论提出了充填料浆管道输送基本假设,利用COMSOL软件建立水平管道模型,分析了温度对料浆流态、流速、管道压力及管输阻力的影响。结果表明,温度升高,充填料浆塑性黏度和屈服应力降低;料浆在管道输送过程中壁面附近呈剪切流动,中部区域呈柱塞流动,随着输送距离增加,柱塞流动区范围逐渐减小,剪切流动区范围逐渐增大;在剪切流动区,温度越高,流速越大,而柱塞流动区,温度越高,流速越小;管道中压力沿径向存在明显压力梯度,越靠近底部压力越大,且温度越高压力越小;20~40°C范围内,温度对管道输送起促进作用,温度与管输阻力呈线性关系,温度越高管输阻力越小。

摘要： 为了实现煤层高效开采,提出对拉充填开采技术,以杜家沟矿2-105工作面为研究背景对不同错距及不同充实率下的巷道围岩应力值及巷道变形量进行研究发现,随着充填率的增大,巷道的稳定性增强,维护成本降低,且最佳合理错距为5 m,为对拉充填开采技术的应用提供一定的理论指导。

摘要： 为了研究充填支架夯实机构的夯实角对矸石散体夯实效果的影响,以ZC1800/14/25型充填液压支架为原型,采用离散元数值模拟的方法构建矸石充填工作面空间模型,分析了推压板和矸石散体在夯实过程中的力链演化,研究了夯实角与夯实板推压力、矸石破碎程度、欠接顶量和矸石质心位置之间的关系。研究结果表明:随着夯实角的减小,夯实作用会影响到较大范围的矸石并压碎部分矸石,夯实板压力较大;随着夯实角的增大,夯实板压力降低,且推动的矸石量较少。最终确定夯实角为10°时,夯实机构对矸石散体的充填效果最好,研究结果可为充填工作面现场操作提供理论依据。

摘要： 以济宁花园煤矿1316工作面中央的B24点为例,运用时间序列、灰色系统理论及卡尔曼滤波三种模型分别对该点地表沉降值进行模拟及预报,并对三种数学模型的自适应性及模拟预报结果进行分析,探讨研究模型的模拟及预报的最大偏差表象是否可以反演矸石充填后特殊的地表沉降过程.对于完善充填开采引起的地表移动规律意义重大,对安全开采设计和地面建(构)筑物保护具有实用价值.

摘要： 为处理布尔台区域多年堆积的矸石,对寸草塔矿矸石充填开采技术进行可行性研究.结合现场的实际条件,确定采用粒径不超过100mm的矸石散料为主的矸石固体充填开采方案.为保障矸石投送能力,计划采用从地面到井下的矸石垂直投料系统,并对充填液压支架和后刮板输送机进行了选型.设计采用自动化充填系统、采充平行作业和采用大流量双乳化液泵站保证达到设计生产能力.计算可得寸草塔矿充填处理矸石的成本为6.2元/t,经济社会效益显著.

摘要： 泉上煤矿井田范围内村下压煤问题十分突出,传统的条带开采不能够满足不迁村采煤对地表沉陷变形的要求.针对资源总量较少、村庄占压资源比重较大的现状,泉上煤矿采取低浓度粉煤灰胶固自动化充填开采技术,对原条带开采的采空区进行充填,置换开采原留设的煤柱,实现村庄下压煤全部回收,多回收煤炭157.6万t;最大限度地保护地表建筑物安全,以及有限的土地资源,实践效果显著,取得了较好的经济和社会效益.

摘要： 本文在分析"三下"开采技术现状的基础上,结合矿井实际提出了利用超高水材料充填技术解决矿井破碎顶板下残、复采"建下"资源回收问题,对工艺应用方法进行革新改进.作面顶板没出现明显的周期来压现象，支护阻力只出现随升降架引起支护阻力的波动现象。每个架的最大活柱支护强度都维持在35 MPa左右，说明充填开采后上覆岩层活动比较平稳，充填体有效地控制了覆岩的活动。工作面靠近两端头受工作面两巷煤柱支撑作用的影响，上端头附近1612工作面刚刚回采结束，引起的围岩活动还未稳定，液压支架工作阻力、工作面顶、底板移近量及两巷超前支承压力和围岩变形量存在差异。在观测初期，工作面顶、底板移近速度较慢，之后逐渐增快，随后又趋于稳定。测点距采空区充填体距离仍较远，即充填体对其起不到抑制作用，而随后随着测点距充填体靠近，充填体对其的抑制作用越来越明显，使其趋于稳定，当充填体对顶、底板的抑制作用达到最佳时，顶、底板的移近量即不再变化。

摘要： 为了保护井巷、建筑物、水体以及铁路等,使它们免受或少受开采的有害影响,减少地下资源的浪费,邢台矿首次采用建筑物下综合机械化充填采煤技术进行工业广场下开采,本文介绍了建筑下综合机械化充填采煤技术的主要思路,针对7606充填工作面建立岩移观测站,总结了开采沉陷规律及预计参数,并通过7608充填工作面对预计参数进行验证.结果显示:预计移动参数选取合理,预计方法正确,预计结果能较好的反映矸石粉煤灰充填开采的地表移动变形规律.

摘要： 为高效、低成本地将充填物料从地面运输至井下,提出对矿井原有提升系统进行升级改造,设计了主井提煤运料双向输送系统,实现了主井上行提煤、下行送料地联合运输.介绍了充填开采主井双向运输系统结构,包括从主井装卸载方式、主井提煤下料装卸载系统、主井装卸载自动化控制系统.该研究成果已应用于花园煤矿,现场应用效果表明,主井提煤下料双向输送系统完全满足了工作面的充填要求,节约资金1171.9万元,减少施工时间80d.

摘要： 为掌握充填开采采动影响范围内连续曲形梁从形成、发展到稳定过程中的时空特性,分析了时空影响因素,采用二维相似试验模拟充填条件下覆岩移动的时空演化过程,描述连续曲形梁位移分布特征及随时间延续的变形规律,从而确定顶板下沉量和下沉速度、充填体压缩及工作面推进速度、连续曲形梁的曲率动态变化等时空关系,更为深入了解连续曲形梁在时空纬度的力学行为,为充填开采覆岩移动控制工艺提供了优化设计依据.

摘要： 为解决深部煤炭开采存在的安全隐患和生态破坏问题,针对邯邢矿区开采条件,以深井开采地表沉降控制与水资源保护为重点,研究了深部煤炭充填开采岩层控制理论,设计开发了具有密实推压功能的充填液压支架、大垂深充填输送系统和采充平行作业自动化安全高效充填工艺;研究了深井水资源保护开采理论与技术,提出了以"矿井水静态描述、动态监测、突水预警"为核心的矿井水防治与水资源主动保护技术,形成了千米深井安全高效生态主动保护开采的完整技术体系.工程实践表明:千米深井开采安全性大幅提高,解决了大埋深煤层开采对地表破坏面积大、地下水资源破坏严重的难题,保护了矿区生态环境.

摘要： 煤炭胶结充填开采技术是一项基于生态、地质和资源安全的新型开采技术,质量浓度是控制胶结充填材料性能的重要因素.为了掌握风积砂质胶结充填材料对质量浓度的响应,试验研究了质量浓度对材料多性能的影响规律.结果表明抗压强度、坍落度、泌水率、分层度对质量浓度的响应较为显著,凝结时间相对较弱.随着质量浓度升高,抗压强度增长较快,坍落度、泌水率、分层度明显降低,凝结时间缓慢降低,同时质量浓度与材料输送的屈服应力、黏度系数、沿程阻力等具体指标直接相关,但对各指标影响规律存在较大差异.分析认为,质量浓度对材料性能和指标的控制是基于水分在材料输送和硬化过程中的化学和物理作用,水分在材料中既是化学反应的参与项,也是物理性能的控制项,对于每一种胶结充填材料均存在合理的质量浓度区间.

摘要： 为研究煤矸石充填体的瓦斯透气性,根据压差法和达西定律,自行设计了一种煤矸石充填体瓦斯透气性实验系统,并利用该系统对煤矸石进行不同级配、不同围岩压力和不同瓦斯浓度下的透气性实验.实验结果表明:实验测定的煤矸石充填体瓦斯透气系数在区间[0.649,3.206]m2/(MPa2·d)内,属于可以抽放范围,透气性较好.在实验基础上提出了通过适当增加煤矸石充填体的粒径和工作面两端的通风量,降低煤矸石充填体承载力和充填区域瓦斯浓度的方法来增大煤矸石充填体的瓦斯透气系数,从而为安全高效的保护层开采煤矸石充填应用技术提供理论指导.

摘要： 本发明公开了一种用于矿山充填开采的膏体充填材料，包括固料和水，所述充填材料中固料的质量浓度为75％～80％；所述固料包括炉渣、粉煤灰、水泥和添加剂，所述充填材料由如下组分按重量百分比组成：42％～57％炉渣、12％～33％粉煤灰、2％～8％水泥、0.1％～0.8％添加剂和20.1％～25.6％水；其中，所述炉渣占所述固料重量的54.3％～73.7％。本发明提供的膏体充填材料不但能够规模化处理电厂废弃物，避免占地和环境污染问题，而且还能够为电厂附近煤矿充填开采提供足量的充填材料，进而为矿区和电厂环境治理提供有利技术措施。

摘要： 本申请涉及煤矿开采技术领域，提供一种基于充填开采的充填工艺及充填开采方法。基于充填开采的充填工艺，包括：在充填开采区域的两侧布置运输顺槽和回风顺槽，其中，运输顺槽和回风顺槽中的至少一个高于充填开采区域的煤层；充填开采区域煤层被开采后形成待充填区，在运输顺槽和回风顺槽高于煤层的地方通过钻孔设备向待充填区施工注浆通道和排气通道，排气通道远离待充填区的一端高于待充填区；通过注浆通道向待充填区内注浆，直到排气通道远离待充填区的一端开始溢浆或出水。根据本申请实施例的基于充填开采的充填工艺，实现了从高处向待充填区内注浆，使得待充填区内充满浆液，使得充填体完全接顶，实现了充分接顶。

摘要： 一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法，步骤为：第一次充填前在煤层壁面上打钻测温孔；进风顺槽内布置包含欧姆表和计算机的数据采集点；测温孔内装入铂电阻温度计；连接铂电阻温度计与欧姆表且配置连接开关；连接欧姆表与计算机；测温时闭合开关导通数据传输链；由计算机对数据自动处理和分析；第一次充填完成后，参照煤层壁面布孔方式打钻测温孔，之后依次完成铂电阻温度计安装、铂电阻温度计与欧姆表的连接、欧姆表与计算机的连接和温度测试；依次类推，完成后续充填体的测温过程。本发明可准确测试出充填体温度，准确判断热量传导方向，分析各阶段充填对温度的影响以及分析充填对瓦斯渗透、吸附解吸的影响，避免瓦斯和煤自燃发火问题。

摘要： 本发明公开了一种充填开采支架用充填刮板输送机支撑装置，包括充填平台，所述充填平台上设置有落料口，充填平台的下侧设置有可升降的支撑架，充填平台上设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动充填刮板输送机在充填平台上移动。该充填开采支架用充填刮板输送机支撑装置，解决了现有充填开采支架悬挂充填刮板输送机的方式，使充填刮板输送机运转时容易扭转，使采煤与充填难以平行作业的难题。

摘要： 本发明型属于矿山充填材料技术领域，公开了一种矿山绿色充填开采全固废充填材料及其配比方法。包括固体质量浓度，页岩渣、钢渣和粒化高炉矿渣比例，所述充填材料的固体质量浓度为67～69％，用于充填的废料为页岩渣、钢渣和矿渣，所述页岩渣掺量为总固体的50～54％，所述钢渣掺量为总固体的40～44％，所述矿渣掺量为总固体的4.5～6.5％，除自来水用于拌合以外无任何添加剂。本配合比方法制作出材料具有强度满足充填要求、流动性好、成本低、并且环保节能和早强型的特点。不仅较大程度的提高了钢渣和页岩渣固体废弃物的利用率，解决了固废占地的问题，降低对堆放场地的污染，而且全固废充填材料浸出液满足地下水三类水标准，有效解决了在充填环境中存在的污染问题。

摘要： 本实用新型公开了一种用于全自动柱式充填开采的预制立柱和充填开采控制系统，其中，预制立柱包括：立柱，立柱的上端、下端均开口，内部中空，且立柱本体上开设有预留口；气囊，包括气囊本体和充气装置，其中，气囊本体设置于立柱的内部，充气装置设置于立柱的预留口，气囊本体在充气后凸出于立柱上端的开口。由此，该用于全自动柱式充填开采的预制立柱的结构简单、轻便、造价较低。

摘要： 本实用新型公开了一种充填开采支架用充填刮板输送机支撑装置，包括充填平台，所述充填平台上设置有落料口，充填平台的下侧设置有可升降的支撑架，充填平台上设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动充填刮板输送机在充填平台上移动。该充填开采支架用充填刮板输送机支撑装置，解决了现有充填开采支架悬挂充填刮板输送机的方式，使充填刮板输送机运转时容易扭转，使采煤与充填难以平行作业的难题。

摘要： 本实用新型公开了一种充填开采充填区域隔离支架，包括底板，所述底板的顶部设有夯实机构，所述夯实机构包括外壳、拉簧、滑板、凸轮和电机，所述外壳的底部与底板的顶部相固接，所述外壳的内壁与拉簧的一端相固接，位于底部所述拉簧的一端与底板的内壁相固接，所述拉簧的一端与滑板的一侧相固接，所述滑板的顶部与外壳的内壁滑动卡接，所述滑板的底部与弯板的内壁滑动卡接，所述滑板的一侧与凸轮的外壁滑动卡接。该充填开采充填区域隔离支架，通过接通电机的电源，电机带动凸轮转动，转动的凸轮推动滑板移动，滑板受到拉簧的拉力回到原来的位置，往复移动的滑板对填充物进行挤压夯实，降低了填充物沉降幅度符合使用需求。

摘要： 一种用于煤矿膏体充填开采的自适应充填布管装置，属于煤矿膏体开采充填装置领域。充填布管装置包括：履带行走底盘、压管器、管路固定块、液压油箱、推管器和清障器；在履带行走底盘的上面的后部中间位置安装有液压油箱；液压油箱两侧的履带行走底盘的上面安装有压管器、管路固定块和推管器；管路固定块的一端与底盘的边缘齐平；压管器位于管路固定块的内侧，并与管路固定块的上端铰接；推管器位于管路固定块的前端；充填管贯穿在管路固定块和推管器位置，压管器将充填管固定在管路固定块上；在履带行走底盘的底面上安装有清障器。优点：实现了机器代替人工进入采硐内进行充填管路布置，降低了人员的风险。

摘要： 本实用新型公开了一种用于煤矿充填开采充填材料的搅拌装置，涉及煤矿充填开采充填材料的搅拌领域。本实用新型包括承载板、支撑柱、炉顶、铝镁砖炉身、转动台以及升降杆，铝镁砖炉身包括铝镁砖炉身本体以及碳管内衬，碳管内衬外表面焊接于铝镁砖炉身本体内表面，旋转轴一端与电机上表面连接，铝镁砖炉身本体下表面设有安装槽，升降杆包括垫片，若干垫片上表面均焊接于铝镁砖炉身本体下表面。本实用新型的主要目的在于提供一种用于煤矿充填开采充填材料的搅拌装置，通过增加其相应的功能性结构，可以有效解决现有煤矿充填开采充填材料的搅拌装置对材料的搅拌不均匀现象以及搅拌过程中出现的温度较低导致搅拌效率降低的情况。