煤矸石井下处理与冒落区流态化充填技术

为解决韩城矿区煤矸石排放引起的制约生产、生态环境恶化的矛盾,在总结煤矸石井下处理与利用方法的基础上,系统阐述了冒落区流态化充填技术原理和优势,采用理论计算和瞬变电磁法探查方法,揭示了试验工作面冒落区残余空间分布规律,确定了基于“高、低位协同共充”和“空洞-空隙-孔隙”多类型残余空间精准高效利用的冒落区流态化充填方式,并在桑树坪二号井实施了工业性试验,结果表明:试验累计充填矸石浆体4949 m~3,处理矸石6414 t,验证了冒落区流态化充填矸石的可行性,发现了矸石浆体在冒落区扩散过程中存在显著的“通道效应”,采用“高、低位协同共充”技术可显著降低或解除“通道效应”和高效利用冒落区残余空间,但该技术增大了钻孔工程量,增加了充填成本,因此在工程尺度上合理确定高、低位充填钻孔参数提出要求,进而确保达到较好的充填效果。研究成果为长壁开采冒落区矸石流态化充填技术提供理论支撑。

矸石流态化充填冒落区四级分区模型研究

为了掌握长壁工作面采空区冒落区岩体稳定性变化规律和残余空间演化规律,论文基于砌体梁理论及采空区上覆岩层下沉曲线,对采空区冒落区关键块结构运动过程中块体受力特征、冒落岩块受力特征及冒落区稳定性进行了系统的研究,提出了冒落区稳定性系数,并给出了冒落区稳定性系数随时间变化的函数关系式,结合流态化料浆扩散规律建立了冒落区四级分区模型,揭示了冒落区充填空间演化规律,得出了冒落区流态化充填可充填空间理论计算方法。通过桑树坪二号井流态化充填工业性试验,验证了理论计算方法的准确性,研究成果为煤矿科学利用冒落区空间和精准高效矸石流态化充填提供了理论依据。

煤矿固体废弃物流态化浆体充填技术

煤炭资源为我国工业和经济社会的发展提供了基础动力,但是其大规模的开采和利用带来了一系列环境问题。为解决我国煤炭行业普遍面临的固体废弃物排放、环境污染等难题,通过总结传统固体废弃物处理技术的发展历程和技术瓶颈,明确了新型处理技术的具体要求,并创新性地提出了流态化浆体充填技术构想,阐述了其内涵和优势,详细介绍了流态化浆体充填技术包含的6项核心技术:智慧管道输送、四维协同充填、高效精准制浆、采动覆岩钻进、全息远程控制和安全生产保障技术。在此基础上,提出了井下智能分选+就地制浆充填和智能化浆体充填2大技术发展方向,初步形成了煤矿固体废弃物流态化浆体充填技术架构,并结合实际案例予以说明。流态化浆体充填技术的提出为我国矿山企业提供了全新的固废处理方法,丰富了我国煤炭行业固体废弃物处理技术体系,为实现煤炭资源绿色开采、清洁利用和零废排放奠定了基础。