条带间垮落区注浆充填覆岩移动规律研究

结合工程背景,采用相似材料模拟试验,对比研究了条带开采垮落区注浆充填与条带开采覆岩移动特征.结果表明:在已开采条带垮落区实施注浆充填能有效地减小覆岩垮落角和垮落高度,既可阻止主关键层破断,又可限制煤岩柱侧向垮落和变形,使相邻工作面垮落空间无法贯通,形成非充分开采;与条带开采相比,当充填量为30%时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形、又可提高煤炭采出率20%,"关键层-煤柱-注浆充填体"的共同作用可有效地控制开采沉陷.

条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究

阐述了条带开采垮落区注浆充填技术的总体思路和基本原理,结合工业试验方案,应用PFC颗粒流程序进行了数值模拟试验,模拟了条带煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实及上覆岩层下沉的整个动态发展过程;通过数值试验,揭示了条带垮落区充填体、煤柱与围岩三者之间相互作用的减沉力学机理,重点分析了垮落区充填体的承载作用、传载作用和对煤柱的侧限作用.研究结果表明,在此工业试验区域内,与条带开采相比,当充填量为19.5万m3时,条带开采垮落区注浆充填既可减小地面变形,提高煤柱稳定性,又可多采出煤炭24万m3.

采空区垮落裂隙充填注浆扩散规律研究

为研究矸石充填浆体在煤矿采空区顶板垮落裂隙中的扩散规律,开展了相似模拟试验及Fluent数值模拟。试验结果表明:(1)浆体扩散初期先以水平方向扩散为主,而中后期以在下部裂隙扩散为主,少部分浆体会向注浆口上部扩散。(2)在相同的注浆条件下,随着采空区垮落裂隙孔隙率的增加,矸石浆体的水平扩散距离减小,竖直方向矸石浆体扩散增大,矸石浆体的扩散速度也随之减小。(3)在孔隙率较小的垮落裂隙中,矸石浆体的扩散呈现出半放射状,随着孔隙率的增加,岩间裂隙增大,在重力作用的影响下,浆体在竖直方向上的扩散加快,呈现出先往下部裂隙、再往远处裂隙扩散的趋势。

垮落矸石注浆充填体压实特性的颗粒流模拟

利用PFC计算程序建立了垮落矸石充填体的颗粒流模型,通过颗粒流数值模拟试验,再现了煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实整个动态发展过程.通过改变模型中颗粒数目、接触刚度和法向刚度等细观参数,研究了充填率、充填材料的胶结强度和弹性模量等宏观性质对充填体压实特性的影响.研究发现:充填率是影响充填体压实特性的最敏感因素,15%为试验模型的临界充填率,当大于15%时,充填体的压实曲线急剧改变;在相同充填率下,充填料的胶结强度决定充填体的结构屈服应力,是影响充填体压缩下沉量的关键因素,但对压缩下沉量极限值没有影响;充填率越小,弹性模量对充填体压实特性影响越显著.

非充分稳定覆岩下综放沿空掘巷窄煤柱巷旁注浆加固机理

为研究巷旁注浆对非充分稳定覆岩下沿空掘巷窄煤柱稳定性控制的机理,结合现场探测及数值模拟的方法,分析了巷旁注浆加固的可行性以及注浆充填对煤柱变形的控制效果。结果表明:动压影响下,沿空巷道巷旁基本被巷道上方坠落的顶煤及排头支架上方坠入的松散煤岩体充填严实,以垮落煤岩体为基进行注浆充填具有可行性。注浆充填后,窄煤柱侧向变形量随充填率的增加分为3个阶段:充填率在0~10%之间,煤柱变形量较大;10%~20%之间,煤柱变形量逐渐降低;20%~25%,煤柱变形得到有效控制。巷旁注浆充填率维持在20%较为合理。