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连采连充膏体充填工艺系统设计与应用

煤炭工程 2024年第1期56卷 8-13页

作者：吴建华李玉增王壮山东省煤田地质局第四勘探队山东潍坊261200 山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

针对查庄煤矿工业广场下压煤开采问题,设计了连采连充膏体充填工艺系统,给出了参与灰浆制作与矸石破碎处理设备的各项参数,在保证膏体质量的基础上实现了绿色充填。采用充填工业泵对膏体进行泵送,充填巷道上端口采用喷射机进行上三角密... 详细信息

针对查庄煤矿工业广场下压煤开采问题,设计了连采连充膏体充填工艺系统,给出了参与灰浆制作与矸石破碎处理设备的各项参数,在保证膏体质量的基础上实现了绿色充填。采用充填工业泵对膏体进行泵送,充填巷道上端口采用喷射机进行上三角密封,从而保证了接顶率。在进行采动影响分析时发现,膏体充填后顶板最大离层量为20.5 mm,地表最大下沉量为27 mm,地表建筑在I级建筑物损坏等级之内,证明了方案的可行性,有效解决了该矿“三下”压煤开采问题。

关键词：三下采煤连采连充充填工艺膏体充填充填系统

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连采连充膏体充填技术在郭家湾煤矿应用研究

煤炭技术 2023年第5期42卷 18-22页

作者：张增誉高超刘鹏亮国能榆林能源有限责任公司陕西榆林719000 天地科技股份有限公司北京100013

针对郭家湾煤矿地面建筑物下压煤资源多,采用传统地面搬迁方式开采成本高、难度大问题,结合矿井实际情况提出了连采连充膏体充填技术,阐述了该充填开采技术的技术原理及工艺流程,并采用概率积分法对充填开采区域对应的地表建(构)筑物地... 详细信息

针对郭家湾煤矿地面建筑物下压煤资源多,采用传统地面搬迁方式开采成本高、难度大问题,结合矿井实际情况提出了连采连充膏体充填技术,阐述了该充填开采技术的技术原理及工艺流程,并采用概率积分法对充填开采区域对应的地表建(构)筑物地表移动变形进行了预测,同时在郭家湾煤矿进行了工程应用。结果表明,工作面支巷最大顶板下沉量为278 mm,顶板围岩变形量较小,工作面开采过程中矿压显现较为平缓,无较大的动压显现现象。开采范围内对应的最大地表下沉量为9.2 mm,满足规定标准对地表建筑物的使用要求。

关键词： “三下”压煤连采连充膏体充填概率积分法移动变形极值

矸石胶结连采连充技术在近距离煤层的研究与应用

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煤炭科学技术 2020年第S02期48卷 245-250页

作者：张志勇耿华锋张新国王东生宋美丽新汶矿业集团有限责任公司山东泰安271219 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

基于长壁开采工艺在近距离煤层群开采中存在的地应力适应性差且煤层开采后导致下伏煤层巷道围岩变形严重,难以实现近距离煤层的安全高效开采问题。以某矿3上煤层充填工作面及3下煤层8300运输大巷为工程背景,借助于数值模拟试验、现场实... 详细信息

基于长壁开采工艺在近距离煤层群开采中存在的地应力适应性差且煤层开采后导致下伏煤层巷道围岩变形严重,难以实现近距离煤层的安全高效开采问题。以某矿3上煤层充填工作面及3下煤层8300运输大巷为工程背景,借助于数值模拟试验、现场实测等技术手段,提出了矸石胶结连采连充技术(简称连采连充技术)并分析了该技术应用于近距离煤层开采后围岩运动规律,论证了采连充技术在近距离煤层群中应用的可行性。连采连充技术研究成果如下:(1)充填工作面设置支巷和煤柱巷进行开采,先采支巷,充填凝固后再采煤柱巷,实现了采充平行作业,工作面支巷及煤柱巷宽度均为5 m(此数据仅供参考);(2)数值模拟试验表明充填工作面围岩塑性区分布范围主要在0~5 m,应力峰值出现在煤柱巷为12.8 MPa,最大底鼓量及顶板下沉量出现在工作面中部分别为12.1 mm和80.2mm,底板破坏形态呈现"波浪形"分布;(3)现场实测表明充填工作面底板破坏形态大致分为上部破坏区、中部完整岩层带及下部塑性区3部分,充填工作面底板破坏最大深度为4.8 m,距3下煤层8300运输大巷15.35 m,不影响该大巷正常使用。连采连充技术目前已在新矿集团裕兴煤矿、孙村煤矿、翟镇煤矿等矿井进行了现场应用,在消化煤矸石的同时成功将近距离煤层安全高效的回采出来,取得了较好的经济效益、社会效益和环保效益。

关键词：矸石胶结连采连充近距离煤层模拟研究现场实测

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长城五矿连采连充自流充填工艺设计

煤炭工程 2022年第3期54卷 17-21页

作者：于涛王壮刘洋董承洪聂根磊山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 山东能源新汶矿业集团有限责任公司山东新泰271200 山东新特机械设备有限责任公司山东新泰271200

以内蒙古长城五矿的实际生产情况,针对“三下”压煤开采问题,设计了连采连充自流充填工艺,并将其划分为“制浆”“输矸”两部分。制浆站可在计算机控制下实现全自动生产,并采用可视化技术对制浆系统运行状态进行监控。并在采区现场进行... 详细信息

以内蒙古长城五矿的实际生产情况,针对“三下”压煤开采问题,设计了连采连充自流充填工艺,并将其划分为“制浆”“输矸”两部分。制浆站可在计算机控制下实现全自动生产,并采用可视化技术对制浆系统运行状态进行监控。并在采区现场进行组装、调试与运行。最后对充填效果进行分析,证明了连采连充自流充填工艺在长城五矿充填开采作业中是完全可行的,实现了矿井绿色开采,可以有效解决长城五矿“三下”压煤问题。

关键词：充填工艺 “三下”压煤自流充填连采连充自动化充填

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煤矿连采连充胶结充填体监测技术研究

煤炭工程 2024年第5期56卷 31-35页

作者：孔令军潘黎明刘鹏亮范志忠张辉李帅国能榆林能源有限责任公司陕西榆林木719000 中煤科工开采研究院有限公司北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为了对煤矿连采连充开采胶结充填体状态进行监测,基于连采连充工艺特点和充填体特性,提出了充填体状态监测的5项基本内容,主要包括液位监测、受力监测、强度监测、温度监测和应力监测,研究了各项监测内容的监测技术和监测方案。结果表明... 详细信息

为了对煤矿连采连充开采胶结充填体状态进行监测,基于连采连充工艺特点和充填体特性,提出了充填体状态监测的5项基本内容,主要包括液位监测、受力监测、强度监测、温度监测和应力监测,研究了各项监测内容的监测技术和监测方案。结果表明,液位监测采用浮标式液位监测技术适应性较好;受力监测采用挡墙压力计进行监测,量程约为150 kPa;强度监测通过实验室测试充填体的强度,并展望了原位强度测试技术;温度监测采用温度传感器来实现;应力监测采用千帕级和兆帕级双通道应力计进行监测。

关键词：连采连充胶结充填充填体液位监测强度监测应力监测

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黄白茨煤矿连采连充下围岩稳定性分析

黄白茨煤矿连采连充下围岩稳定性分析

作者：朱德通内蒙古科技大学

学位级别：硕士

黄白茨12#煤层属于浅埋煤层,采用综采一次采全高的开采方法极易造成地表沉陷、地裂缝。同时综采会造成顶板沉降量大,频繁周期来压现象不断对巷道顶板造成扰动。为了煤矿开采过程中能够控制上覆岩层沉降,减小地表下沉量,保护好上覆岩层结... 详细信息

黄白茨12#煤层属于浅埋煤层,采用综采一次采全高的开采方法极易造成地表沉陷、地裂缝。同时综采会造成顶板沉降量大,频繁周期来压现象不断对巷道顶板造成扰动。为了煤矿开采过程中能够控制上覆岩层沉降,减小地表下沉量,保护好上覆岩层结构,本文采用现场调研、理论分析、实验室试验、数值模拟、现场应用的方法研究了黄白茨煤矿连采连充充填开采方法对围岩稳定性的控制作用。(1)由于采用综采一次采全高的开采方法,12#煤层巷道顶板冒落、变形,同时受周期来压扰动,造成顶板下沉量不断增大。巷道顶板受强来压影响持续变形破坏。(2)对12#煤层011207工作面老顶与直接顶、煤层取样进行物理力学试验,老顶平均抗压强度达到了 35.58MPa,直接顶平均抗压强度达到了33.55MPa,煤层平均抗压强度达到了 19.58MPa,顶板强度能够为充填开采提供条件。(3)在充填开采过程中,“煤柱—充填体”按照危险状态从极限状态过渡到亚临界状态,短暂维持亚稳定状态后保持稳定状态。稳定状态顶板应力为4.27MPa,通过分析充填体强度最小达到4.13MPa能够满足支撑顶板的需要。分析综采工作面垮落步距,确定充填开采巷道宽度与煤柱宽度均为5m。(4)按照巷道宽度与煤柱宽度为5m,进行无充填与连采连充数值模拟,结果表明奇数巷充填开采最大沉降量为5.32mm,最大应力达到了 5.55MPa,偶数巷充填开采顶板沉降最大达到了 10.21mm,最大垂直应力5.51MPa,相比于无充填情况两阶段位移分别下降了 70.9%与44.3%,垂直应力分别下降了 33.8%与34.2%。能够发现连采连充提高了围岩稳定性。(5)依照连采连充模拟方案进行现场工程应用,工作面采用划分条带、间隔跳采、即时充填的连采连充方法。011207工作面监测结果发现工作面最大下沉量为10.5mm,工作面应力维持极低状态,地表基本无变形。这证明了连采连充开采方法对围岩具有良好的控制作用。

关键词：连采连充围岩稳定性数值模拟应用监测

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裕兴煤矿连采连充覆岩运移规律研究

裕兴煤矿连采连充覆岩运移规律研究

作者：冯瑞光中国矿业大学

学位级别：硕士

建筑物下压煤是国煤炭资源的重要组成部分,赋存量巨大。充填开采作为解决建筑物下压煤开采难题的有效手段应用已久,但是对于连采连充引起的覆岩运移演化研究较少。因此,对连采连充覆岩运移演化规律方面仍有待进一步研究。本文以裕兴煤... 详细信息

建筑物下压煤是国煤炭资源的重要组成部分,赋存量巨大。充填开采作为解决建筑物下压煤开采难题的有效手段应用已久,但是对于连采连充引起的覆岩运移演化研究较少。因此,对连采连充覆岩运移演化规律方面仍有待进一步研究。本文以裕兴煤矿连采连充工作面为工程背景进行了现场调研。通过实验室实验,对工作面顶底板煤岩体及充填体进行了岩石力学参数测试。利用理论分析、数值模拟、相似模拟和工业性试验等研究手段,对工作面开采过程中煤体采充工作引起的覆岩运移规律进行了研究,主要成果如下:(1)对充填工作面进行现场实地调研。据钻孔柱状图及采场覆岩赋存特性,发现覆岩以薄岩层复合结构为主,赋存条件复杂,但煤岩体力学性质差异性小,平均强度为11.62 MPa;不同于长壁开采大面积垮落,裕兴煤矿连采连充采空形式具有显著的近距离巷硐群特征,并在一定范围内出现应力场循环往复的运移特性。理论计算表明,工作面煤岩体应力场维持在一个相对稳定的状态;(2)围绕不同充填率,建立了工作面覆岩运移演化数值模型。研究发现随着充填率的提高,工作面围岩应力降低区逐渐增大。100%充填率时,应力降低区覆盖全部工作面均匀分布。工作面两侧出现应力集中,最大应力值为17.6MPa,应力集中系数为2.5。工作面采充完成后顶板最大下沉量为150mm。充填率小于100%时,充填率对工作面应力分布状态影响极小,应力降低区呈心形分布;(3)建立不同充填率物理相似模型研究连采连充引起的覆岩位移变化和三带变化。研究发现,垮落法开采工作面煤体后,工作面覆岩整体结构遭到破坏,顶板发生周期性破断,并且发育有明显的贯穿性裂隙,工作面垮落最终高度为39m。连采连充同垮落法开采相比,工作面顶板受充填体支撑作用,覆岩结构较完整,顶板较为连续,未出现周期性断裂情况。支巷煤体采充结束后,覆岩赋存状态完整,且几乎无下沉。煤柱巷采充结束后,顶板弯曲下沉量明显减小,且顶板裂隙带影响高度降低,80%充填率时,裂隙带影响范围最大,最大高度为31m。100%充填率时,顶板岩层几乎无裂隙产生。(4)根据现场工业性试验结果显示,巷道顶板离层量非常微弱,可忽略不计。钻孔窥视范围内煤层上方顶板岩层基本未产生离层间隙,且纵向无衍生裂隙,煤层顶板完整性好。可以认为100%充填率连采连充技术几乎可以完全控制覆岩下沉,效果良好。为裕兴煤矿连采连充提供了参考。该论文有图63幅,表8个,参考文献98篇。

关键词：连采连充充填率矿压显现覆岩运移相似模拟

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连采连充采煤技术在煤矿中的应用研究

能源与节能 2024年第12期 181-183,186页

作者：张二栋中煤集团山西有限公司山西太原030017

黄岩汇煤矿“三下”压煤量较大,矿井正常生产接续紧张,且使用常规垮落法开采煤炭容易造成地表沉陷和地下水及含水层破坏,从而导致地表建筑物损毁,大量矸石直接外排堆存。基于矿井实际情况,提出了连采连充采煤方案,并对工作面支巷布置、... 详细信息

黄岩汇煤矿“三下”压煤量较大,矿井正常生产接续紧张,且使用常规垮落法开采煤炭容易造成地表沉陷和地下水及含水层破坏,从而导致地表建筑物损毁,大量矸石直接外排堆存。基于矿井实际情况,提出了连采连充采煤方案,并对工作面支巷布置、采煤充填工艺进行了设计。通过建立工作面FLAC^(3D)模型,并结合概率积分法进行计算,可以得知,使用90%、95%的充填率进行充填开采,可以保障地表铁路、建筑物损坏程度均处于Ⅰ级损坏范围内的标准要求。

关键词： “三下”压煤连采连充 FLAC~(3D) 分析研究

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连采连充技术巷道布置及充填条带参数确定

煤 2022年第12期31卷 25-27页

作者：焦若珂山西潞安矿业(集团)有限责任公司古城煤矿山西长治046100

司马煤业为解决地表建筑压覆资源问题,预采用连采连充技术对一采区压覆资源进行充填开采试验。文章设计在一采区布设首个连采连充工作面1116.1116连采连充工作面通过现有开拓大巷向东延伸出的3条准备巷道沟通各个生产系统;工作面由4条... 详细信息

司马煤业为解决地表建筑压覆资源问题,预采用连采连充技术对一采区压覆资源进行充填开采试验。文章设计在一采区布设首个连采连充工作面1116.1116连采连充工作面通过现有开拓大巷向东延伸出的3条准备巷道沟通各个生产系统;工作面由4条巷道组成,采用“W”型巷道布置方式,通过方案比较和理论计算得出了充填开采条带的长度和宽度。

关键词：连采连充巷道布置条带工作面准备巷道资源压覆