液压支架底座柱窝充填块的研究

通过研究煤炭的安息角,设计了一种带有自卸煤矸滑台的新型立柱柱窝充填块,能够防止煤矸在充填块上堆积,最大限度地降低柱窝上方空间及立柱与柱窝配合面的煤矸侵入量。保障立柱在柱窝内摆动灵活不受煤矸阻碍,减缓立柱和柱窝配合面的磨损。

关于ZFS7500液压支架底座柱窝蘑菇状充填块的改造

通过实践的方式发现了蘑菇曲面的有效滑落,设计了一种带有自卸载功能的新式样的立柱柱窝充填块,最大限度地防止柱窝上方及柱窝周围配合面的煤粉侵入量。保证了立柱在柱窝内可以前后自由摆动不受阻碍,减缓了立柱与柱窝配合面的磨损,方便检修工作人员的作业。

充填试块强度多元线性回归分析预测

针对某钼矿全尾砂进行实验室内充填试块单轴压缩试验,分析测试数据,对充填试块强度与其充填料浆的质量浓度、灰砂比、养护时间三因素间的关系进行多元线性回归处理,求得多元线性回归方程,并进行显著性检验,计算结果与测试数据相符,表明该回归模型合理。

基于导水裂隙扩展-重金属离子迁移的短壁块段式充填保水采煤机理研究

短壁块段式充填采煤技术可有效解决煤炭资源浪费、水资源流失和矸石堆积等问题,然而,采空区矸石充填材料受到矿井水的长期作用后,其内部重金属离子可能会发生浸出,对矿区水资源造成一定潜在污染影响。为此,结合短壁块段式充填采煤技术,系统地对采动造成的水资源流失和水资源污染综合防治展开研究。首先,针对矿区水资源流失防治,基于“煤柱、充填体-阻隔层-隔水层”的层位组合关系,研究短壁块段式充填采煤覆岩导水裂隙发育特征,揭示短壁块段式充填采煤诱发的覆岩结构演变下水资源保护的控制机理。其次,针对矿区水资源污染防治,建立采空区矸石充填材料重金属离子迁移模型,揭示矸石充填材料对水资源的污染机理,分析矸石充填材料重金属离子迁移规律。并由此总结矿区水资源流失-污染综合防治技术,提出基于水资源流失-污染防治的充实率设计方法。结果表明:在水资源流失防治方面,矸石材料作为充填体充入采空区后,作为永久承载体与块段间保护煤柱共同承担上覆岩层的载荷,有效阻止了低位岩层组的垮落,限制覆岩导水裂隙贯穿隔水层,确保高位岩层组的完整性;在水资源污染防治方面,矸石充填材料重金属离子在渗流、浓度、应力的耦合作用下,以矿井水为载体,在重力势能和水头压力的驱动下沿着煤柱侧向以及底板下方进行迁移运动,且重金属离子迁移距离随底板岩层渗透率、重金属离子浸出浓度/污染源强、底板裂隙深度和水位高度的增大而增大,随矸石粒径和围岩应力的增大而减小。基于此,总结了矿区水资源流失-污染综合防治技术,包括开采参数调控技术、充填参数调控技术、污染源头调控技术、传播途径调控技术以及水体原位调控技术,并提出基于水资源流失-污染防治的充实率设计方法,实现矿区水资源流失-污染综合防治。研究成果对综合防治煤炭开采造成的矿区水资源破坏问题提供一定的科学理论依据和工程指导。

充填体覆盖层块度分布对无底柱分段崩落法矿石回收的影响

某矿山在下向分层胶结充填法转无底柱分段崩落法的过程中,冒落的胶结充填体形成了崩落法开采所需的散体覆盖层,由于充填体强度较低,在后续开采过程中受移动、挤压、摩擦等因素影响,其块度会变小,该现象对矿石回收效果的影响有待研究。根据实际采场分段高度、进路间距等参数按1∶100的相似比设计试验模型,以白云岩为矿石、铁矿石为充填物料,针对两种级配的充填体覆盖层共设计3组试验,其中试验1、3、5采用的充填物料级配与初始冒落块度分布相同,试验2、4、6采用的充填物料级配与二次破碎后块度分布相同,试验采用的矿石级配均与现场矿石块度分布相同,分别在1595、1580、1565、1546 m分段开展了放矿试验,结果表明:采用无贫化放矿时,充填体块度变小后矿石回收率、贫化率基本不变;采用低贫化放矿,当增大出矿量使贫化率升至7.6%时,充填体块度变小未对矿石回收效果产生明显影响;而在增大出矿量使贫化率超过10%时,小块充填体的增加对矿石回收效果的劣化影响明显。该结论可为类似矿山在开采过程中控制矿石的贫损提供借鉴。

短壁块段式充填采煤覆岩导水裂隙发育机理及控制研究

针对矿区开采遗留的"三下"压煤、边角煤柱、工广煤柱以及不规则块段等煤炭资源的回收问题,同时为解决矸石堆积危害和煤炭开采造成的水资源流失,提出采用短壁块段式充填采煤技术回收该资源。为了准确地计算短壁块段式充填开采造成的导水裂隙带发育高度,在分析块段式充填开采工艺特点和上覆岩层移动特征的基础上,采用弹性地基梁理论,建立了一种计算块段式充填采场覆岩导水裂隙带高度的力学分析模型。以现场实验区域为例,研究得到实验工作面导水裂隙带高度不发育至含水层的最小煤宽度柱和采空区充实率分别为5 m和65%;鉴于此,现场设计保护煤柱宽度为5 m,充实率为80%。

短壁块段式充填采煤矸石充填材料重金属离子“下行”迁移规律及控制技术

现阶段煤炭开采产生的废弃矸石广泛利用于矿山充填领域,然而矸石内部重金属离子对矿区水资源产生的潜在污染风险愈发突出。结合短壁块段式充填采煤技术,综合分析重金属离子析出与迁移的敏感性因素,建立矸石充填材料重金属离子“下行”迁移模型,揭示矸石充填材料重金属离子“下行”迁移规律,提出重金属离子“下行”迁移控制技术。研究表明:矸石粒径、煤层埋深、底板岩性以及重金属离子析出浓度是关键性影响因素,且重金属离子迁移距离随底板岩层的渗透率及重金属离子析出浓度的增大而增大,随矸石粒径及煤层埋深的增大而减小,确定底板岩层的渗透率及重金属离子析出浓度为核心影响因素。提出了重金属离子“下行”迁移控制技术,包括顶板注浆封堵技术、底板铺设防渗层技术、pH值调控技术以及矸石粒径控制技术。

大倾角大采高软弱顶底板工作面分区矿压规律研究

为研究内蒙古长城二矿大倾角大采高软弱顶底板复杂开采地质条件下,1305S工作面正常区、过渡区、卸压区的矿压显现规律及特征,建立了倾斜煤层采空区冒落矸石滑移充填数值模拟模型,采用数值模拟和现场实测相结合的研究方法进行研究。研究结果表明:沿倾斜方向,1305S工作面中上部所受垂直应力呈现出过渡区>正常区>卸压区的特点,工作面下部呈现出卸压区>过渡区>正常区的特点;1305S工作面推进过程中,平均周期来压步距为13.3 m,周期来压时支架工作阻力在26.75~33.05 MPa之间,沿工作面倾斜方向顶板所受垂直应力总体呈现出工作面上部>中部>下部的特点;巷道工作面一侧的边帮变形量较大。现场实测结果表明,回风巷顶板监测最大移进量为860.18 mm,运输巷顶板监测最大移进量为367.84 mm,两巷围岩移进量呈现出回风巷>运输巷的特点。

Dynamic mechanical properties and instability behavior of layered backfill under intermediate strain rates

To obtain dynamic mechanical properties and failure rule of layered backfill under strain rates from10to80s-1,impactloading test on layered backfill specimens(LBS)was conducted by using split Hopkinson pressure bar system.The results indicatethat positive correlation can be found between dynamic compressive strength and strain rate,as well as between strength increasefactor and strain rate.Dynamic compressive strength of LBS gets higher as the arithmetic average cement-sand ratio increases.Compared with static compressive strength,dynamic compressive strength of LBS is enhanced by11%to163%.In addition,theenergy dissipating rate of LBS lies between that of corresponding single specimens,and it decreases as the average cement contentincreases.Deformation of LBS shows obvious discontinuity,deformation degree of lower strength part of LBS is generally higherthan that of higher strength part.A revised brittle fracture criterion based on the Stenerding-Lehnigk criterion is applied to analyzingthe fracture status of LBS,and the average relevant errors of the3groups between the test results and calculation results are4.80%,3.89%and4.66%,respectively.