“采-充-留”协调开采技术原理与应用

我国岩层移动控制主要采用条带开采、充填开采和协调开采方法。针对条带开采采出率较低、全采全充成本较高的问题,提出了一种"采-充-留"相结合的部分开采、部分充填、部分煤柱的协调开采方法,给出了留设煤柱、充填开采工作面、垮落法开采工作面的布置方式和采充留尺寸确定原则,分析了由充填体与小煤柱所构建的联合支撑体的作用原理和形成非充分开采的岩层移动控制实质。通过模型试验验证了该方法对地表下沉的良好控制作用,揭示了其控制覆岩及地表移动的机理。采用"采-充-留"协调开采技术,对某矿村庄下采煤试验区进行了方案设计,地表移动变形预测表明,该技术具有良好的减沉效果,建(构)筑物的损害等级可得到有效控制。该技术为提高滞压资源采出率、降低充填成本、减缓地表损害,提供了新的手段。

建筑物下“采-充-留”协调开采相似材料模拟对比分析

针对建筑物下压煤采出率低、采动损害等问题,对“采-充-留”协调开采法进行深入研究。以钱家营矿七采区为研究对象,以相似模型试验为研究手段,首先使用“采-充-留”方法模拟开采7煤层和12煤层,然后与全采进行对比分析。实验结果表明,7煤层和12煤层“采-充-留”协调开采后,覆岩导水裂缝带发育高度为17 m,垮落角为59°和64°,开采扰动后松散层压缩量为1.34 mm/m,地表下沉率为0.11,各指标均小于全采后的情况。研究结果表明,“采-充-留”协调开采法既提高了压煤的采出率,又在一定程度上控制了上覆岩层及地表的变形,能有效减少地表设施的损害。

“采-充-留”协调开采地表移动预测方法

为了提高"采-充-留"协调开采地表移动预测的精度,通过多元非线性回归分析,建立了"采-充-留"协调开采地表最大下沉值与垮落法充分采动条件下地表最大下沉值之比与留宽、采宽及充填宽度之间的函数关系,并对关系式进行可靠性验证。由数值模拟结果回归分析,得到了"采-充-留"协调开采与全部垮落法开采概率积分法参数间的关系式,为"采-充-留"协调开采影响预计和方案设计提供了参考。

唐山矿“充-留”协调开采覆岩及煤柱变形规律研究

以唐山矿城镇下采煤为研究背景,基于矿井开采条件和生产实践,提出了"充-留"协调开采,采用数值模拟方法揭示了在不同充填率和采留比条件下覆岩和煤柱变化规律,模拟结果表明:研究区采用"充-留"协调开采技术,充填率不小于80%时,工作面顶板完整性较好,煤壁应力峰值降低,充填体阻止应力集中位置内移,能够满足地表房屋损害不超过Ⅰ级的控制要求;煤柱留宽不小于90m时,满足安全核区率85%的标准,煤柱垂直应力峰值较小,发生破坏的可能性较小。现场实施效果表明,该采区充填率80%、煤柱留宽90m时,支架压力分布平衡,村庄影响程度轻微,应用效果良好。

矿井“采-选-充”一体化开采技术

探索一种"三下"压煤开采技术,并详细阐述介绍"采-选-充"一体化开采技术的原理及内涵,分析其存在的技术重点和难点,研究其高效运作的布置方式,并对"采-选-充"一体化技术应用后,采动影响下的地表沉陷进行了现场实测,验证了"采-选-充"技术的可行性,为解决"三下"压煤开采提供技术解决办法,为地表沉降的防治、矸石废料的处理以及相似赋存条件下的煤炭资源的开采提供理论借鉴。

煤-水协调共采全生命周期影响因子研究

煤-水协调共采对维持西部矿区生态平衡、缓解区域水资源短缺具有重要意义,亟需通过揭示我国西部矿区煤-水协调共采的影响因子及其作用程度,为矿区水资源保护与生态文明建设提供参考。提出了一种基于全生命周期理论的煤-水协调共采的影响因子研究方法,按照煤炭开采对地下水系统的不同扰动程度与由此引发的其他生态互馈反应,将煤矿开发周期划分成3个阶段,在此基础上总结了各阶段的影响特点。通过分析部分井工开采煤矿开发现状与煤-水共采水平,结合西部矿区特殊生态环境特点,优选影响煤-水协调共采的相关指标,判别指标间的依赖、反馈、支配关系并划分锥底元素与锥顶元素,基于尖锥网络分析法(Cone-ANP)构建分析模型,建立不同阶段下的尖锥元素集,将其用于推求各影响因子的权重分布。研究结果表明:规划设计阶段含水层性质对协调共采影响作用较强;建设开采阶段采煤方法与开采工艺、塌陷土地治理率变成协调共采的主要影响因素;闭坑整治阶段老空水利用率与水质情况、废弃井巷利用率对协调共采影响程度最大。该研究成果为西部生态脆弱矿区协调共采综合效益的提高与开采技术的改进提供了一定的参考。

毛乌素沙地井工开采煤矿煤-水协调共采影响因素及评估

煤-水协调共采对维持生态脆弱区生态平衡、缓解区域水资源短缺具有重要意义。文中旨在辨识毛乌素沙地井工开采煤矿煤-水双资源协调开采的主要影响因素及其重要程度,为破解生态脆弱区煤炭资源开发与生态环境保护的矛盾提供参考。基于全生命周期理论,按照煤炭开采对地下水系统的扰动程度及由此引发的生态互馈效应,结合矿区生态环境特性,建立了影响煤-水协调共采的动态指标库;判别各阶段指标间的相互依赖、反馈及支配关系,构建尖锥网络分析法(Cone-ANP)模型,评估影响因素权重。研究表明:规划设计阶段地质系统对实现煤-水协调共采影响较大;建设开采阶段采动系统成为主要影响因素;闭坑整治阶段生态环境系统对协调共采影响程度最大。该研究成果为生态脆弱区煤水双资源协调共采综合效益的提高与开采技术的改进提供了一定的参考。

基于“采-充-留”技术的岩层控制效果和机理研究

为进一步研究"采-充-留"协调开采对岩层破坏的控制作用,以开滦某矿中厚倾斜煤层9煤和12煤为研究对象,基于相似材料模型试验,针对协调式跳采全采技术和"采-充-留"协调开采技术对地表的移动变形和覆岩控制效果和机理进行了研究。结果表明,9煤采用协调式跳采全采技术开采,地表下沉系数为0.64。在9煤开采的基础上,采用"采-充-留"协调式开采技术回采12煤,地表下沉系数仅为0.16。全采后岩层裂缝带法向发育高度是采厚的32.1倍,而"采-充-留"协调开采后岩层裂缝带法向高度是采厚的6.3倍,说明了充填体与煤柱形成的联合支撑体能够有效地抑制上覆岩层的垮落,阻隔了两侧采空区的联通,对上覆岩层移动起到良好的控制作用,达到了减小地表移动变形和岩层破坏的目的。

单侧充填模式下煤柱失效宽度试验研究

为取得＂采-充-留＂协调开采岩层移动控制新技术中煤柱合理留宽,阐述了该技术的设计原则与布置方式。采用相似材料模型试验和数值模拟分析,取得单侧充填模式下煤柱失效宽度与采深、采厚之间关系,揭示了充留联合支撑体的相互作用。试验表明,柱旁充填可减小煤柱留设宽度,提高煤柱支撑强度;煤柱单侧充填失效宽度为不充失效宽度的29.8%~33.1%,柱旁单侧充填时煤柱宽度应大于（0.006 4-0.006 8）MH,才能保证煤柱的稳定。