特厚煤层分层充填开采膏体强度分析

当前,膏体充填开采技术日趋成熟完善,全国各地均有矿井推广实行,但大多数是在单煤层一次采全高条件下应用,对于急倾斜厚煤层分层开采应用较少,且分层开采时膏体强度缺乏一定的理论研究。本文采取受力模型方法,结合分层开采中充填步距与跨距的影响,合理分析分层开采膏体强度,为充填开采提供理论依据,减少膏体强度过剩浪费,达到降本提效的目的。

全尾砂膏体强度设计及稳定性数值分析

针对采场膏体强度设计问题,分析了充填体强度的影响因素;基于高水模型进一步修正并计算得出了采场需要的膏体强度;通过对井下无轨设备工作时充填体受力分析可知,充填体表面1.0m以内,满足铲运机运行的充填体强度为0.38～0.98MPa;借助于FLAC3D工程模拟软件建立了采场三维数值分析模型,通过数值分析得到了膏体强度与安全系数的关系方程式,确定了满足矿山采场需要的膏体强度为σv≥1.54MPa;通过应力场分析可知,矿石回采工作对上盘岩石影响程度较下盘明显;根据位移场分析得到,膏体在采场稳定的临界状态的最大沉降量为70.49mm,侧向最大位移量为72.88mm。

窄条带膏体充填开采充填体强度确定

膏体充填体强度对膏体充填开采具有重要影响。以麻黄梁煤矿窄条带膏体充填为背景,通过理论分析得出充填体强度为5 MPa。利用FLAC3D进行数值模拟,分析充填体受力状况及顶板下沉量,得出充填体强度为5 MPa较为合理。

基于灰色理论的膏体充填料浆凝结性及流动性分析

膏体料浆的强度是评价充填质量的重要指标,屈服应力是管道输送系统设计的基础。将砂灰比、质量浓度及尾废比(尾砂与戈壁集料比)视为一个灰色系统,运用灰色关联度分析方法,研究3个影响因素与膏体强度及屈服应力之间的关系。分别建立了28d抗压强度、屈服应力与砂灰比、质量浓度及尾废比的灰色模型GM(1,4),确定出最优充填料浆配比。分析结果表明,砂灰比对抗压强度影响最大,质量浓度次之,尾废比最小;质量浓度对屈服应力影响最大,尾废比次之,砂灰比最小。28d抗压强度及屈服应力GM(1,4)灰色模型精度分别为93.41%、94.24%,充填料浆砂灰比为5、质量浓度为78%、尾废比为6时,满足强度及流动性要求,为最佳充填配比。此研究为矿山确定合理充填配比、减少充填成本提供了理论依据。

条带采空区膏体充填回收煤柱方法研究

本文结合新时代的“绿色矿山”开采理念,以陕西榆林某矿条带式采空区为研究对象,对其采空区残留煤柱承受的载荷进行了理论计算,并根据理论计算对充填后膏体所需要承担的载荷进行反算,确定了基于研究矿区所需要的膏体强度,为后续进一步工作提供理论依据。

软破采场膏体充填假顶设计及稳定性分析

为保证软弱破碎顶板岩体下安全、高效、低贫损开采,设计了一种膏体充填假顶以替代原空区顶板的方法。首先,分析了膏体假顶的受力分布情况与强度要求;然后,利用正交设计开展了不同配合比下的膏体强度测试实验;再次,对膏体假顶进行了设计并以经济配筋率为计算依据,确定了膏体假顶的钢筋布置形式;最后,利用ABAQUS有限元法对膏体人工假顶进行了稳定性研究。结果表明:以推荐的充填参数构筑膏体假顶,其28d充填体强度可达到6.98 MPa,能够满足膏体人工假顶强度要求。此外,根据设计的结构参数与12′14@250钢筋布置形式构筑膏体假顶,经理论计算与数值模拟分析,其不会发生突变失稳破坏。根据国家建筑物保护等级规范,该方案的安全等级为二级,完全能够满足矿山安全开采要求。

密实膏体充填面沿空留巷围岩稳定性控制研究

为减少区段煤柱的留设,提高建筑物下遗留煤柱的回采率,以岱庄煤矿2353工作面运输平巷沿空留巷为背景,提出"采空区密实膏体-巷内支护体-实体煤"共同作用于上覆岩层的联合控制系统,通过构建FLAC^(3D)模型,明确影响膏体充填面沿空留巷围岩稳定性的3个因素的合理取值,模拟结果表明:工作面充填率为95%,膏体强度为5 MPa,木桩排距与采高比为1∶3时可进一步强化围岩控制;同时依据该矿地质条件,给出了沿空巷道加固支护方案。现场施工后,监测到顶板最大下沉量为137 mm,两帮最大移近量为290mm,围岩变形量在允许范围内,满足邻近2354工作面的使用要求。