似膏體充填的建筑物下采煤新模式

波蘭建筑物下采煤

為了解決條帶開采回采率相對較低和煤礦采空區(qū)全部充填開采成本相對偏高的問題,同時有效地控制建筑物下采煤圍巖變形和地表沉陷,提出了采空區(qū)膠結(jié)充填條帶開采模式,并闡述了該模式的技術(shù)思路;以膠結(jié)充填體和覆巖結(jié)構(gòu)聯(lián)合控制開采沉陷為原則,深入研究膠結(jié)充填條帶開采模式下不充填區(qū)工作面采寬和充填區(qū)工作面采寬及兩者間的協(xié)調(diào)關(guān)系,并求得了兩者間的關(guān)系式;該模式對建筑物下開采設(shè)計是十分有效的,能夠有效地控制地表移動和變形,提高采區(qū)回采率,以實現(xiàn)建筑物下安全采煤并最大程度地減少充填開采成本。

我國煤炭資源豐富,目前煤炭工業(yè)是我國不可或缺的支柱產(chǎn)業(yè).伴隨著地下采煤,誘發(fā)大量的采空塌陷和地面裂縫,對礦區(qū)內(nèi)耕地、水環(huán)境、交通設(shè)施和地面建筑物造成破壞.對我國充填采礦現(xiàn)狀和充填采礦的種類進行分析,并就地下采煤對地表建筑物破壞及解決途徑提出一些見解.

以東部某礦區(qū)開采工作面為例，通過實地調(diào)查分析了研究區(qū)建筑物的買際破壞規(guī)律，開與基于概率積分法模型的沉陷預(yù)計結(jié)果進行了細致比較，在此基礎(chǔ)上分析了地壘構(gòu)造對建筑物下采煤的影響。

在收集大量建筑物下采煤專家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建立了一個應(yīng)用計算機進行建筑物下采煤決策的專家系統(tǒng)。建立了知識庫,對模擬專家的思維過程、推理方法進行了探討,提出了該系統(tǒng)的推理網(wǎng)絡(luò)。本文采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析方法,智能語言和fortran語言交互設(shè)計的方法完成了系統(tǒng)的設(shè)計,并在ibm-pc計算機上初步實現(xiàn)。用實例對該系統(tǒng)現(xiàn)有功能的正確性、適用性和可靠性進行了檢驗,結(jié)果是理想的。

邢東煤礦工作面上方有工業(yè)廣場及居民地等建筑物,為了降低成本,提高效益,解放村莊壓煤,實現(xiàn)不遷村開采,依靠開采沉陷過程中地表移動規(guī)律的研究,在1100采區(qū)實施邊開采邊觀測的方法,利用觀測數(shù)據(jù)指導(dǎo)工作面設(shè)計,成功開采出村莊下壓煤,實現(xiàn)了不遷村開采,并使村莊建筑物變形控制在房屋開裂臨界變形值(水平變形0.8mm/m)之內(nèi),該技術(shù)的研究可以為類似條件工作面開采提供參考,具有一定的參考價值和經(jīng)濟價值。

針對建下條采煤柱回收和井下矸石處理的重大技術(shù)難題,提出矸石置換開采。通過闡述矸石充填巷集中與分散布置對地表移動的影響、分析置換開采留設(shè)煤柱的合理寬度,最終確定在條采煤柱中央集中布置2條矸石充填巷,充填巷尺寸為4.0m×5.0m(寬×高)、巷間煤柱寬4.0m;基于數(shù)值模擬方法分析置換開采留設(shè)煤柱的穩(wěn)定性、條采與置換開采老頂層面上垂直應(yīng)力分布,得出置換開采留設(shè)煤柱滿足煤柱強度設(shè)計要求、基本頂巖層結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的結(jié)論。并運用相關(guān)的力學理論,分析置換開采后頂板的運動和變形特征,得出基本頂不會破斷,地表變形沒有超過建筑物允許變形范圍。設(shè)計矸石置換開采充填工藝,該研究成果已成功應(yīng)用于工程實踐。

為實現(xiàn)建筑物下采煤與充填工藝的同時進行,解決地面矸石及粉煤灰固體廢棄物堆積帶來的環(huán)境污染問題,以邢臺礦7606工作面為研究對象,矸石與粉煤灰作為充填材料,利用自夯式充填開采液壓支架對建筑物下采后固體充填試驗進行了研究,并對采場礦壓、充填體變形情況及7606工作面巖層移動的變形情況進行了監(jiān)測和分析。結(jié)果表明:自夯式充填開采液壓支架實現(xiàn)了建筑物下采煤與充填工藝的同時進行,提高了工作面采出率;且充填開采工作面超前應(yīng)力峰值及影響范圍比垮落法管理頂板小得多,沒有明顯頂板來壓顯現(xiàn),充填體能有效控制頂板的運移,確保地表建筑物不受開采的影響。

簡要介紹了超高水材料的特性以及超高水材料采空區(qū)充填工藝,根據(jù)邯鄲礦務(wù)局陶一煤礦充填試驗面首次應(yīng)用情況,采用巖層探測記錄儀對采空區(qū)充填固結(jié)體進行了鉆孔窺視。窺視結(jié)果顯示,超高水材料充填漿液不但能充實采空區(qū)冒落矸石,而且能對采空區(qū)冒落帶上方巖層較小的裂隙進行充填,是一種理想的采空區(qū)充填材料。

我國建筑物下采煤的研究從20世紀60年代開始,先后在本溪、鶴壁、撫順、棗莊、峰峰、蛟河等礦區(qū)進行試驗,取得了成功的經(jīng)驗和寶貴的監(jiān)測資料。在綜合分析大量文獻的基礎(chǔ)上,從協(xié)調(diào)開采法、充填開采方法、條帶開采、覆巖離層注漿等多種開采技術(shù)對建筑物下開采方法進行了研究和論述;展望了我國建筑物下開采的發(fā)展趨勢,認為覆巖離層注漿、矸石充填、條帶開采、原地重建抗變形房將是我國建筑物下采煤技術(shù)的發(fā)展方向。

應(yīng)用關(guān)鍵層理論指導(dǎo)密集建筑下急傾斜煤層的開采,分析了沛城密集建筑下覆巖關(guān)鍵層的判別方法,得出了覆巖各硬巖層的破斷層,確定了覆巖中關(guān)鍵層的位置,為建筑物下急傾斜煤層的開采設(shè)計提供了理論依據(jù)。并成功地在密集建筑物下急傾斜煤層中進行了走向條帶開采,取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

針對礦區(qū)因資源開采引起的地表及地表建筑物破壞問題,提出利用地理信息系統(tǒng)對地下資源(煤炭)開采設(shè)計方案進行優(yōu)化處理,使得資源開采后,消除或減弱對地表及其附屬物的破壞,減弱對重點保護對象的破壞或者使其不受開采的影響

實驗以赤泥、水淬高爐礦渣、脫硫石膏、全尾砂和少量水泥熟料制備出一種新型的膏體和似膏體全尾砂膠結(jié)充填材料,通過對體系質(zhì)量濃度的考察,得出了質(zhì)量濃度(水膠比)-坍落度、坍落度-強度關(guān)系曲線。膏體全尾砂膠結(jié)充填料的合適的質(zhì)量濃度為79.4%~81.9%,所制備的試塊60d強度達到4~6mpa;似膏體膠結(jié)充填料的合適的質(zhì)量濃度為78.0%左右,所制備的試塊60d強度為4mpa左右。通過sem分析表明,該充填料固化后形成絮狀和團簇狀的膠體以及針棒狀的石膏和鈣礬石,它們團聚交織在一起形成小仙人球狀的結(jié)構(gòu)填充在尾砂顆粒間,增強相和基體相的界面的結(jié)合。該充填料具有工作性能好、成本低和強度高的特點。

近些年來,隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國煤礦開采事業(yè)也獲得了更大的發(fā)展空間。煤炭資源是社會生產(chǎn)中一項重要的資源,煤礦開采的效率直接影響煤炭資源的使用效率和礦井的可持續(xù)發(fā)展。在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下,煤礦開采技術(shù)也向著多樣化的方向發(fā)展,尤其是建筑物下壓煤充填開采技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢,而且受到了廣泛的應(yīng)用。文章主要針對建筑物下壓煤充填開采的相關(guān)問題進行簡要探討。

針對我國建筑物下壓煤量大以及地面矸石堆積污染環(huán)境的現(xiàn)狀,在分析現(xiàn)有建筑物下開采技術(shù)途徑的基礎(chǔ)上提出了采用矸石充填巷采進行建筑物下壓煤開采。通過對矸石充填巷采地表沉陷控制原理的分析研究,確定了建筑物下矸石充填巷采地表沉陷控制方案設(shè)計的基本原則;為結(jié)合某礦地質(zhì)采礦條件,做出了實例分析,并就地表沉陷進行了預(yù)計,結(jié)果表明:矸石充填巷采應(yīng)用于建筑物下壓煤開采是可行和可靠的。

為了研究固體充填開采地表沉陷影響因素,實現(xiàn)建筑物下安全開采,以唐山礦t3281n工作面為工程背景,運用現(xiàn)場實測和flac3d數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,分析了地表變形參數(shù)與充填體壓縮率、充填率的關(guān)系。結(jié)果表明:實測地表最大下沉值為38mm,僅占采高的1%,充填開采地表變形較??；充填率從70%增加到95%時,地表下沉峰值和水平變形峰值分別減小了67.1%和70%。；壓縮率由25%減小至5%時,地表下沉峰值和水平變形峰值分別減小了61.8%和61.3%；合理提高充填率與壓實度能夠有效降低開采沉陷程度,充分保護地表建(構(gòu))筑物。

通過科技攻關(guān)合理布局開采建筑物下殘煤,就合理布局、依靠科技綜放開采建筑物下殘煤的有關(guān)問題進行探討嘗試,并對一些有用的經(jīng)驗進行總結(jié)。

波蘭建筑物下采煤

南山村以南二礦小南坑3^#煤層18區(qū)于1968-1972年回采，采深240m，采厚1．8m。該區(qū)回采期間上方并無地面建筑物，1982年發(fā)現(xiàn)在該區(qū)下方的西四尺井12^＊煤層9區(qū)，已掘出的4904、4906兩工作面之上，于1981年由南山村村民新建四眼石窯

在收集大量建筑物下采煤專家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建立了一個應(yīng)用計算機進行建筑物下采煤決策的專家系統(tǒng)。建立了知識庫,對模擬專家的思維過程、推理方法進行了探討,提出了該系統(tǒng)的推理網(wǎng)絡(luò)。本文采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析方法,智能語言和fortran語言交互設(shè)計的方法完成了系統(tǒng)的設(shè)計,并在ibm-pc計算機上初步實現(xiàn)。用實例對該系統(tǒng)現(xiàn)有功能的正確性、適用性和可靠性進行了檢驗,結(jié)果是理想的。

該文系統(tǒng)地介紹了從觀測站的設(shè)置到觀測資料的分析整個過程,并闡明了在一定地質(zhì)條件下所取得的巖移參數(shù),地面建筑物的影響破壞情況,以及今后的應(yīng)用前景

　分析了煤層埋深、煤層群間距、上覆巖層彈性模量等因素對煤層群房柱式開采的影響,說明了房柱式采煤法在煤層群開采條件下應(yīng)用的可行性。連續(xù)采煤機房柱式采煤法,對于解決我國面臨的日益嚴重的建筑物下煤層群開采問題具有重要的意義。