煤礦固體充填體密實(shí)度控制機(jī)理與方法研究

固體充填采煤技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)固體廢棄物規(guī)?；脫Q“三下”壓煤，減弱了煤炭開采沉陷對環(huán)境的影響，而實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵之一是充填體密實(shí)度控制，也是固體充填采煤技術(shù)推廣應(yīng)用中亟需開展研究與完善的理論之一。本項(xiàng)目通過優(yōu)化與設(shè)計(jì)固體充填體密實(shí)度測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在分析不同因素對固體充填材料密實(shí)度的影響規(guī)律與外力作用下固體充填材料顆粒破碎特征與級配變化的基礎(chǔ)上，建立了固體充填體連續(xù)-離散耦合的細(xì)觀力學(xué)模型，研究了散體矸石充填材料在三軸壓縮條件下的宏-細(xì)觀力學(xué)特征；在系統(tǒng)分析機(jī)械夯實(shí)控制固體充填體密實(shí)度動態(tài)變化的機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了固體充填材料有機(jī)組合及顆粒級配優(yōu)化的密實(shí)度控制方法，以及機(jī)械化夯實(shí)控制固體充填體密實(shí)度方法；構(gòu)建了固體充填體密實(shí)度現(xiàn)場測試方法，研發(fā)了固體充填體監(jiān)測與控制系統(tǒng)，建立了固體充填體密實(shí)度監(jiān)控反饋機(jī)制。研究表明：松散矸石側(cè)限壓縮過程中，側(cè)壓力與軸壓成正比關(guān)系，科學(xué)合理的粒徑配比能有效控制松散矸石的側(cè)壓系數(shù)；松散矸石的承載能力隨著圍壓的增加而增加；隨著圍壓的增加試樣內(nèi)部力鏈間的相互貫通程度逐漸增強(qiáng)，接觸力鏈總數(shù)及顆粒間最大接觸力逐漸增大；在豎向壓力的傳遞過程中大粒徑矸石表面接觸力明顯大于小粒徑矸石表面接觸力，表現(xiàn)出明顯的骨架作用，是松散矸石抗變形能力的主體；經(jīng)前期循環(huán)加載之后試樣再次承載時(shí)其抗變形能力顯著提高；試樣破碎率Bg隨循環(huán)加載次數(shù)的增加而增加，當(dāng)循環(huán)加載次數(shù)超過4次時(shí)，試樣破碎率逐漸趨于穩(wěn)定，試樣中最大粒組顆粒破碎最明顯；在固體充填采煤過程中，通過在夯實(shí)機(jī)構(gòu)安裝夯實(shí)力監(jiān)測儀對其夯實(shí)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果不斷調(diào)整充填工藝和夯實(shí)機(jī)構(gòu)的夯實(shí)力，能夠保證充填體的承載性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。研究成果為采用固體充填采煤的“三下”壓煤礦井的采空區(qū)密實(shí)度控制提供指導(dǎo)，對豐富固體充填采煤理論，完善固體充填采煤方法具有重要理論意義，并具有廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

固體廢棄物充填采煤技術(shù)是我國獨(dú)創(chuàng)的煤炭綠色開采技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)固體廢棄物規(guī)?；脫Q“三下”壓煤，減弱了煤炭開采沉陷對環(huán)境的影響，而實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵之一是充填體密實(shí)度控制，也是固體充填采煤技術(shù)推廣應(yīng)用中亟需開展研究與完善的理論之一。本項(xiàng)目在分析不同因素影響下固體充填體密實(shí)度變化規(guī)律以及不同外力作用下固體充填材料顆粒破碎特征與級配變化的基礎(chǔ)上，建立固體充填體連續(xù)-離散耦合的細(xì)觀力學(xué)模型，揭示主控因子對固體充填體密實(shí)度的控制機(jī)理；建立固體充填材料有機(jī)組合、顆粒級配優(yōu)化的密實(shí)度控制方法，以及機(jī)械化夯實(shí)控制固體充填體密實(shí)度方法；研發(fā)固體充填體監(jiān)測與控制系統(tǒng)，構(gòu)建固體充填體密實(shí)度監(jiān)控反饋機(jī)制，對不同試驗(yàn)礦井固體充填體密實(shí)度進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測分析，為采用固體充填采煤的“三下”壓煤礦井充填材料選擇、機(jī)械夯實(shí)機(jī)構(gòu)優(yōu)化及密實(shí)度控制提供理論指導(dǎo)。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了煤礦膏體充填體監(jiān)測的術(shù)語和定義、技術(shù)要求、監(jiān)測技術(shù)與方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于煤礦采空區(qū)膏體充填體的監(jiān)測。

山東能源淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司、中國礦業(yè)大學(xué)、山東省充填開采工程技術(shù)研究中心等。

張新國編著的《煤礦膏體充填關(guān)鍵技術(shù)研究》主要包括膏體充填材料選擇、膏體充填材料基本性能、膏體優(yōu)化配比與力學(xué)性能試驗(yàn)、膏體充填工藝系統(tǒng)優(yōu)化與控制、膏體充填覆巖運(yùn)動相似材料模擬試驗(yàn)、膏體充填覆巖控制數(shù)值模擬試驗(yàn)、膏體充填覆巖控制力學(xué)機(jī)理研究、壁后膏體長期穩(wěn)定性研究、膏體充填效果監(jiān)測與評價(jià)等內(nèi)容。該書適合從事礦山充填工藝研究的科研單位、高等院校，以及礦山企業(yè)相關(guān)人員參考使用。