浅埋薄基岩超长工作面液压支架群组的承载特性及安全管控研究

为探究浅埋薄基岩超长工作面液压支架群组的承载特性,构建了工作面煤壁-支架-顶板的弹性基础梁力学模型,研究了7种因素对支架阻力的影响。理论计算与实测结果吻合良好。研究结果表明:支架工作阻力呈单峰值与“M”形三峰值两种分布形式;工作面长度、基本顶厚度和弹性模量影响支架阻力分布曲线形状和高阻力范围;采高和上覆岩层载荷影响曲线值;支架刚度影响高阻力范围;巷帮刚度影响靠近巷道侧的支架阻力。基于此,提出了包括确定适当面长、支架分区调控、煤壁协同控制、巷帮主动强化等手段在内的浅埋薄基岩超长工作面关键安全管控措施。研究成果可为浅埋薄基岩超长工作面支架阻力设计与灾害预防提供理论依据。

基于固体充填开采的充填材料选择设计方法

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。

煤矿矸石处理技术现状与展望

煤矸石作为煤炭生产的附属固体废弃物,通常排放到地面形成矸石山,不仅占用大量土地,而且对环境造成很大的危害,影响煤矿及矸石山周边居民的身体健康。预计到2020年,我国每年将产生7.95亿t的矸石。针对煤矸石的综合处理,国内外已经研发了包括煤矸石发电、铺路、生产建筑材料、生产化工原料及应用于农业生产等方面的地面处理方法,以及煤矸石充填的井下处理方法,但是,煤矸石综合利用率不足30%;并且,随着我国煤矿大型现代化矿井建设的推进,以及开采深度增加、洗选技术的发展,煤矿排矸呈集中化、高产化和规模化的发展趋势,现有的煤矸石处理技术已经不能满足煤矸石处理的要求。本文总结了现有煤矸石综合处理方法的原理和技术,分析了各种技术的应用情况、效果及优缺点,提出煤矸石的井下充填处理是煤矸石规模化处理的发展趋势;并分析了目前我国煤矸石井下充填处理的应用现状,提出通过改变充填目的和工艺、优化充填关键装备、提高充填工作面自动化程度等,发展以处理矸石为目标的煤矸石高效自动化充填处理技术,为煤矸石的集中规模化处理提供了思路。