坚硬顶板深孔预裂爆破强制初放技术研究

针对坚硬顶板条件下初采初放期间发生压架的问题,以淮南矿区潘二煤矿为工程背景,采用理论分析、数值模拟和现场实测相结合的研究方法,对深孔预裂爆破强制放顶高度进行研究。结果表明:强制放顶高度应不小于10 m;在0~20 m内,随着放顶高度的增加,基本顶初次来压步距减小,煤壁前方支承压力降低;在20~30 m内,初次来压步距及支承压力均变化不大,因此确定最佳放顶高度为20 m。强制放顶初采后,支架压力监测结果表明,初次来压步距为17~30 m,且来压不剧烈,深孔预裂爆破效果良好。研究结果对此类条件下工作面的初采初放具有借鉴意义。

黄河流域煤电基地固废井下绿色充填开采理论与技术

全国14个大型煤炭基地中有9个位于黄河流域,长期以来的煤炭资源持续性高强度开发与利用,造成地表沉陷与固废堆积,已严重影响到黄河流域生态环境的高质量发展。煤矿充填开采是解放“三下一上”压煤,延长矿井服务年限,解决矿区矸石污染生态环境问题的重要途径,可有效减轻煤炭开采对自然、社会和生态环境的影响与破坏。针对黄河流域生态脆弱区煤炭开采与生态环境保护的需求,全面调研分析了煤矿充填开采技术发展现状,获得了黄河流域煤电基地矿井充填发展历程及其开采特点。基于此,为充分发挥煤炭基地能源支撑和煤矿开采遗留地下空间的优势,提出黄河流域固废与井下绿色充填开采新模式,结合宁东煤矿、煤电、煤化工产业群发展特点,亟需开展井下煤矸石源头减量与智能分选、固废重金属络合-钝化、功能性多孔吸附材料研发、绿色充填材料制备、固废井下注充开采多场理论等5项基础研究,亟待攻克充填材料远距离安全高效储运充、充填体与围岩协同控顶、充填开采效果监测监控、煤基固废全产业链接协同利用等4项关键技术,构建黄河流域煤炭资源绿色开采和全产业链接清洁利用理论与技术,为实现黄河流域煤电基地固废减量化、资源化、规模化绿色利用与生态环境保护提供可靠技术支持。

煤基固废充填材料配比试验研究

以脱硫石膏、气化渣和炉底渣为因素设计响应面试验,研究了三种固废不同占比的煤基固废充填体龄期强度及三种固废对充填体7-d(养护龄期为7 d)强度的影响效应,最后通过拟合回归得出脱硫石膏、气化渣和炉底渣的最优占比。结果表明:煤基固废充填体在养护龄期不大于7 d时,其抗压强度随着时间的增加而增长,在养护龄期达到28 d后,其抗压强度比7-d强度明显降低;脱硫石膏、气化渣和炉底渣对充填体7-d强度的影响均表现出负效应,影响程度由大到小排序为脱硫石膏、气化渣和炉底渣;脱硫石膏、气化渣和炉底渣的最优配比分别为脱0.2、0.1和0.1。

厚煤层分层充填开采覆岩运移特征相似模拟

针对潘四东矿工业广场下3煤拟采用膏体充填开采提升煤炭采出率,采用相似模拟相试验对比分析了厚煤层分层垮落法开采和分层充填法开采矿压显现和覆岩运移特征。研究结果表明:分层垮落法开采上分层开挖后裂隙带发育高度52 m,下分层开挖后裂隙带发育高度达到79.6 m,约为采高的17倍左右;分层充填法开采覆岩只形成裂隙带和弯曲下沉带,并未出现明显的初次来压与周期来压,且裂隙发育程度更小;上分层开挖后,垮落法开采地表最大下沉量0.6 m,充填法开采地表最大下沉量0.11 m,充填法为垮落法开采的18.3%;下分层开挖后,垮落法开采地表最大下沉量2.8 m,充填法开采地表最大下沉量0.18 m,充填法为垮落法的6.4%。厚煤层分层充填开采能有效控制上覆岩层移动,显著降低地表沉陷。

超长箱型钢柱厂房施工工艺研究

钢结构的施工方式与传统的混凝土有很大的不同,它们通常采用工厂化生产,更加环保,并且施工速度更快。大跨度、大吨位厂房施工多为跨外安装,必然会导致施工难度大,在施工中会受到诸多因素的影响。为此,以海纳半导体(山西)有限公司拟建的半导体硅单晶生产基地项目为例,研究大跨度、大吨位超长箱型钢柱施工工艺。通过对超长钢柱施工工艺的研究,提出超长钢柱在存放以及安装过程中质量控制的关键环节以及影响因素,并以此为依据形成一套完整的超长钢柱运输、安装、存放的施工技术。根据对质量控制措施进行评价、优化,在加快钢结构安装进度的条件下,保证超长钢柱的安装质量,并以此管理手段和方法,极大的推进单晶厂房的施工进度,对同类钢结构厂房项目的安装提供参考。

原位充填覆岩三场时空演化规律及力学机制研究

以宁夏某矿充填试验工作面为背景,采用相似材料模拟实验和理论分析方法,研究了充填开采覆岩应力场、位移场和裂隙场的时空演化规律和覆岩三场时空演化力学机制。结果表明:工作面和煤柱与采充区交界区域应力和位移增加变化大,岩层裂隙发育程度高,三场演化活跃;采充区中部区域,岩层应力和位移增加逐渐稳定,裂隙呈现闭合趋势,覆岩三场演化逐渐稳定。顶板应力和位移经历稳定—活跃—稳定的变化过程,覆岩裂隙则经历发育—离层—闭合的过程。随着工作面推进,三场演化区域由低位岩层向高位岩层扩展,并在厚硬岩层处暂时受到阻碍,采充区中部岩层三场演化稳定区域相应扩大。由力学模型分析覆岩应力、位移、裂隙的相互作用和影响,覆岩三场时空演化与工作面充填开采参数密切相关。最后不同矿井充填工作面的监测结果验证了充填开采覆岩三场时空演化规律,并针对不同采煤顶板条件的三下压煤区域提出原位采空区及时密实充填和中高位岩层空区注充方式的充填控顶对策和措施。研究结果为三下压煤充填开采工程实践提供参考。