深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制

针对深部充填开采留巷围岩控制难题,以邢东矿1126运料巷为研究背景,采用应变软化模型研究工作面推进全过程中留巷围岩偏应力与塑性区演化规律。研究表明:(1)超前采动影响较明显区顶板约为32 m,底板和两帮均约为16 m,留巷采动影响较明显区顶板约为32 m,底板约为24 m;(2)从工作面回采开始到工作面回采结束的全过程对留巷围岩偏应力和塑性区进行监测得到:偏应力分布形态以瘦高椭圆状→近似圆状→小半圆拱→大半圆拱→扇形拱进行演化,偏应力峰值带以顶底板→顶底帮角(实体煤侧)和实体煤帮进行转移;塑性区分布形态以近似椭圆状→近似圆状→半球状进行演化,且塑性区呈非对称分布;(3)基于深部充填开采留巷围岩偏应力和塑性区非对称分布特征,提出了分区非对称围岩控制技术,实践表明,留巷围岩控制效果明显。

深部金矿充填系统的研究与实践

充填系统是金矿开采系统中不可缺少的重要部分,只有保证了充填系统的质量,金矿的生产效率和生产安全才能有所保障。目前,金矿的充填系统主要包括三个部分,分别是充填站、尾砂输送系统和下料管网。随着金矿自身开采年限不断增长、矿井的开采规模及开采深度不断扩大,金矿的充填更加困难了,相关的金矿企业在填充系统上投入的资金也越来越多,传统的充填站机器设备相对落后,再加上施工工艺不精,充填效果难以满足金矿开采的需求,不利于井下生产。所以说,相关企业和部门应该优化金矿充填系统、提高充填系统质量,优化生产,提高效率。

深部固体资源开采评述与探索

以国内外深部资源开采现状及其研究成果为基础,综述国内外工业界和学术界对深部的划分和界定,探讨深部界定的标准、深地资源的极限采深及其开采模式;同时对提升运输方式如何适用深部开采的要求、深井开采高温如何调节等进行归纳总结,并提出一些新的构思;特别是针对深部稀有、贵重、战略资源的开采理论与关键技术,结合深部硬岩矿山高应力、高井深和高地温等特点,给出"变害为利"的新策略和初步研究结果。

深部带状充填开采复合承载体变形特征研究

深部条带固体充填开采可以有效控制地表移动和变形,是解决高潜水位平原矿区建筑物下压煤开采的有效途径。宽条带状充填体和煤柱形成的复合承载体直接支撑控制上覆岩层变形,其变形特征和稳定性是控制地表变形的关键因素;同时,由于深部开采条件下采动应力水平的急剧增加,复合承载体中煤柱的破坏失稳可能诱发顶板突发性移动造成的矿压安全事故。为此,本文结合平顶山十二矿深部密实矸石充填开采地质采矿条件,采用离散-连续耦合数值模拟方法对深部带状充填开采复合承载体的应力承载和破坏特征进行了试验研究,在此基础上采用极限平衡法建立了复合承载体中煤柱破坏的力学模型,得到了煤柱破坏与复合承载体中充填体承压均值和煤柱承压极值相对覆岩自重应力的应力集中系数k0,k1的关系;采用数值模拟方法分析了充填体孔隙率和充填面宽度对应力集中系数k0,k1的影响,对实际工程煤柱留设和充填参数设计提供理论和设计依据。

深部矸石充填采场顶板下沉控制因素及影响规律研究

在分析深部矸石充填采场顶板下沉控制因素的基础上,首先确定了深部矸石充填采场煤体非弹性区范围,并基于深部充填采场充填采煤液压支架-煤体-充填体的耦合作用关系,引入非线性Winkler地基模型,构建了矸石材料控制深部充填采场顶板力学模型,求解得到了深部矸石充填采场顶板挠度方程,然后结合深部充填开采具体工程算例,计算得到了深部充填采场顶板下沉情况,研究了矸石充填材料岩性、粒径级配及夯实系统夯实力、夯实次数4个控制因素影响深部充填采场顶板下沉的规律,揭示了控制因素对深部矸石充填采场顶板下沉的影响机制。取得的研究成果可为深部充填采场顶板下沉预计及提出有效的控制方法提供理论依据。

煤矿井下煤矸智能分选与充填技术及工程应用

我国中东部煤矿开采已全面进入深部开采,深部开采过程中原煤中矸石运输提升与地面排放严重制约矿区高效生产与环境协调发展.国家重点研发计划项目(2018YFC0604700)围绕深部煤矿井下洗选与就地充填中重大难题开展系统研究:提出了深部采选充一体化矿井协同开采技术框架,构建了井下采选充空间布局与煤矸物流运输优化方法;研发了井下专用的紧凑型跳汰机、水介质分级分选旋流器,以及煤矸分选智能化与模块化控制系统;构建了硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型,揭示了硐室群连锁破坏失稳力学机理,开发了抗动载吸能阻尼锚索、锚固支护设计方法及硐室群围岩失稳智能预警平台;系统研究了破碎矸石充填材料细观结构破坏特征,揭示了散体充填材料承载压缩变形影响机制,研发了矸石聚合物充填材料;建立了深部充填开采地表沉陷场模型,研发了深部充填开采地表变形井上下多源综合监控方法与装备,提出了"采选充+留"协同开采模式与工程设计方法.研究成果应用于新巨龙煤矿,井下分选系统设计分选能力达400万t/a,就地充填能力150万t/a,为我国深部煤矿井下分选与就地充填、矿区环境保护协调发展提供了可靠技术途径.

唐口煤矿千米深充填采煤工作面矿压显现规律研究

为了研究唐口煤矿9301千米深充填采煤工作面矿压显现规律,应用FlAC^(3D)数值模拟软件,模拟分析了不同开采深度、不同采煤方法和不同采空区充实率对深部充填工作面矿压显现规律的影响。结果表明:深部充填工作面矿压显现随采深的增加呈"整体增大,后期趋缓"的特点,采深为500～700m时,为快速增大阶段,采深为700～1100m时,为后期趋缓阶段;深部充填开采采场围岩位移变化和垂直应力分布变化幅度比深部垮落法开采时更小;当充实率大于80%时,深部充填工作面基本顶保持完整,有利于控制工作面覆岩移动和地表沉陷。现场实测数据与数值模拟结果基本吻合,验证了研究成果的可行性。

阿希金矿采矿过渡期隔离层厚度的确定

针对新疆阿希金矿采矿过渡期要求,采用5种不同的过渡层厚度计算方法对过渡期的隔离层进行了计算,确定了符合阿希金矿生产要求的隔离层厚度。