矿井采空区矸石充填方案设计与工程应用

矸石充填不仅能够有效解决矸石大量堆砌引发的环境问题,更能有效防治采空区顶板垮落并控制地表下沉。针对矿井采空区地表沉降问题,采用三维地震勘探技术获取了“三带”发育特征,反演了地下采空区空间分布;采用数值计算方法,模拟不同工程参数下采空区矸石充填管道运输特性,分析料浆速度分布以及流动性沉降规律差异性;并设置定向井与垂直井作为对照,进一步开展充填效果现场评估与验证工作。结果表明,2种充填方式有效注浆深度约为煤层顶板以上60 m,其中,定向井有效充填空间内充填率比直井高约40%。因此,基于地面钻孔的采空区矸石充填技术为矸石处理与环境保护提供了有利途径。

计算流体力学在充填料浆管道输送模拟分析的应用及研究发展方向

充填料浆的管道输送作为矿山充填的重要环节,直接影响着充填系统的效率,亟需新的研究手段对浆体管道输送试验方法进行探究。结合计算流体力学(CFD)在充填料浆管道输送分析的应用,介绍了CFD技术的计算方法及流程;分析了近些年CFD在充填料浆流动特性、管道输送特性及管网参数优化等方面的研究现状及应用难点;认为目前CFD应用于膏体输送存在复杂管道输送系统建模和网格划分困难、无法进行料浆输送过程的微观机理研究、料浆输送参数选择困难等问题;对CFD应用于充填料浆输送模拟分析的研究发展趋势进行了探讨,认为提高计算精度和工业化应用将成为CFD在充填领域应用的主要研究方向。