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采煤沉陷区治理，了解如何有效充填

来源：煤炭学报

充填开采是近年发展起来的生态保护性开采技术,采用充填开采防控采煤沉陷并建设生态矿山,涵盖煤矿安全生产、生态环境治理、废弃物利用等多个领域,更多的是侧重社会公益事业,符合生态文明建设和保护环境的发展战略。

行业视野: 采矿
类别; 65个
关键词; 53位
专家; 15篇
论文; 19101IP
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矿用富水充填材料的蠕变特性及损伤演化

作者(Author)：周茜, 刘娟红

摘要：为探讨富水充填材料稳定性与时间的关系及其在荷载作用下的失稳破坏特征与损伤发展规律,文中制备了一定水固比的富水充填材料,通过蠕变试验对不同应力水平下富水充填材料的蠕变性能进行测试,研究蠕变过程中应变速率衰减、稳定及加速3个蠕变阶段应变随时间的变化特征,提出充填体失稳的临界荷载。根据蠕变试验数据,引入损伤变量,建立符合富水充填材料的蠕变损伤模型,推导出应力、应变、时间及损伤因子等力学参量之间的相关关系。结果表明:水固比2.0的富水充填材料失稳破坏的临界荷载为其强度的90%;改进后的Burgers模型,综合考虑了蠕变参数受时间和应力水平的影响,反映了参数随时间弱化的现象,拟合后发现该模型可以描述富水充填材料失稳破坏前的损伤劣化规律。

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煤炭学报

2018年第07期

756

353
深部充填开采留巷围岩偏应力演化规律与控制

作者(Author)：谢生荣, 岳帅帅, 陈冬冬, 潘浩, 索海翔, 杨军辉, 乔顺兴

摘要：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。

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煤炭学报

2018年第07期

1259

522
矿山功能性充填基础理论与应用探索

作者(Author)：刘浪, 辛杰, 张波, 张小艳, 王美, 邱华富, 陈柳

摘要：从充填材料性能的角度将充填技术演进历程划分为体积性充填、结构性充填和功能性充填三个阶段。提出矿山功能性充填的学术理念,在实现传统充填效能的同时,兼顾载冷、蓄热、储能、防渗及防辐射等拓展功能,应对深地开采高应力、高井温和多空区等复杂环境难题及充填高成本问题。首先,给出了矿山功能性充填材料及技术的科学定义,建立了功能性充填材料的概念模型;然后,根据充填材料实现功能不同,将充填技术分为载冷/蓄冷功能性充填、蓄热/释热功能性充填和储库式功能性充填三种基本类别,分别从概念、功能及基本原理等方面进行了详尽论述。矿山功能性充填材料及技术的应用与探索将进一步革新充填采矿技术,对深地矿床-地热协同开采、井下空区再利用及战略能源储备等产生影响。

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煤炭学报

2018年第07期

834

344
基于RSM-BBD的废石-风砂胶结体配合比与强度试验研究

作者(Author)：付自国, 乔登攀, 郭忠林, 谢锦程, 黄飞, 王佳信

摘要：充填料浆配合比的选择直接决定了充填体的强度及运行成本。根据两种骨料混合堆积密实度试验,得到废石风砂最优配比。利用Design-Expert软件中的Box-Behnken中心组合试验设计及响应面法(RSM)研究了料浆质量分数、水泥用量和骨料配比对充填体不同龄期内无侧限抗压强度的影响规律,建立了以粗骨料胶结体3,7,28 d强度为响应值的三元二次回归模型,并对该模型的适用性进行了验证。试验结果表明,充填体强度不仅受单一因素影响,而且两因素之间的交互作用对强度影响显著。由模型的响应曲面可知,质量分数与骨料配比的交互作用对充填体早期强度影响显著,水泥用量与骨料配比的交互作用对充填体中期强度影响显著,质量分数与水泥用量的交互作用对充填体后期强度显著。通过回归模型及建立的充填材料成本函数,优选出一组料浆配合比,经现场试验满足生产要求。

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煤炭学报

2018年第03期

746

352
基于蓄热充填体深井吸附降温机理

作者(Author)：陈柳, 刘浪, 张波, 张小艳, 王美

摘要：现有深井降温系统主要存在能耗大和工作面湿度高的问题。为了解决这两个问题,提出了基于蓄热充填体深井吸附降温系统。系统由空气处理系统、充填采热系统及矿井水系统3个子系统组成。充填采热系统为空气处理系统中的转轮除湿机提供再生热源。矿井水系统用于给空气处理系统的表面式冷却器提供冷源。研究了系统的工作原理、热力学过程、热力计算和热性能分析。对某矿井工作面设计了基于蓄热充填体深井吸附降温系统,热力计算结果表明:系统降温前后的空气温度降低了8.9℃,相对湿度降低了52.9%。这种降温系统改善了井下工作面环境,并具有能耗低的优点,可应用于采用充填法控制地压的高温矿井。

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煤炭学报

2018年第02期

748

292
深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术

作者(Author)：张吉雄, 张强, 巨峰, 周楠, 李猛, 孙强

摘要：深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采“四高一扰动”的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。

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煤炭学报

2018年第02期

1300

864
“采充并行”式保水采煤方法

作者(Author)：马立强, 张东升, 王烁康, 谢玉晟, 余伊河

摘要：针对目前充填保水采煤方法存在的充填时间和充填空间不足,采煤与充填作业协调困难等问题,提出“采充并行”式充填保水采煤方法。在开采过程中,首先将整个开采块段内的所有采场支巷划分为多个开采阶段,每当开采并充填完一个阶段内的所有采场支巷后,再进行下一阶段采场支巷的开采和充填,直至开采和充填完所有采场支巷,最终实现充填体与煤炭的完全置换。为有效控制覆岩移动,每个采场支巷开采完毕后就立即对其进行充填。为确保正在开采的采场支巷两帮是实体煤或已达到设计强度的充填体,在阶段内对采场支巷进行间隔开采。研究成果应用于王台铺煤矿,在块段内煤炭资源采出率达96.8%的条件下,实现了浅表水资源的保护,地表变形量也小于建筑物Ⅰ级损坏等级指标。该方法采用一采一充一备的“采充并行”式充填开采模式,充分发挥快速连采和充填采煤的优点,可实现保水采煤。

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煤炭学报

2018年第01期

928

503