矸石粉煤灰充填开采技术实验探究

发布时间：2017-07-15 12:26

  本文关键词：矸石粉煤灰充填开采技术实验探究

  更多相关文章： 矸石粉煤灰充填 影响要素 最终高度比 相似模拟 数值模拟 工程实践

【摘要】：矸石粉煤灰充填回采技术通过对井下矸石、粉煤灰等固体废弃物的直接利用,借助机械化作业方式将其直接、快速的填入采空区同时将传统工艺难以采出的煤炭资源有效置换出来,属于一种高效的绿色开采技术。其经过多年的应用研究,在获得重大创新成果的同时也为矿区“三下”压煤的有效回采和矿区环境的有效保护提供了有效的技术与方法指导。本文在简要概述固体充填工艺研究应用背景与当前国内外研究现状的基础上结合邢台矿充填回采实例,通过理论分析、实验测试、数值模拟、相似模拟和实践分析等多种手段,对固体充填回采中岩层移动的主要影响要素、最佳充填参数、充填实践效果等展开系统分析。主要研究内容如下所述:(1)结合以往研究理论分析煤层垮落回采后对地表造成的影响,阐述固体充填回采的等价采高理论与等价采高计算公式,依据等价采高理论对能够影响固体充填采煤岩层移动的主要影响要素:充填前下沉量、充填欠顶量、充填体最终高度比等展开研究,并针对性总结如何借由几点要素最大化缩减充填开采的等价采高。(2)通过实验室物理研究分析不同矸石粒径和不同矸石粉煤灰配比下充填体的压实特性和变形特征,从而为选择最佳的充填配比及探究采场围岩变形与矿压显现规律提供基础参照。(3)通过UDEC数值模拟软件对不同充实率情况下的矸石粉煤灰充填回采上部覆岩的变形移动规律及采场矿压显现规律开展数值模拟分析,通过更换不同充填最终高度比的方法模拟实际回采作业中不同最终高度比下的覆岩移动变形、地表沉降、采场应力变化等过程;在UDEC数值模拟的基础上采用物理相似模拟实验,对特定的充实率条件下矸石粉煤灰充填回采后的围岩变形特征进行观测,对数值模拟结果进行相应的论证。(4)结合邢台矿具体的工程实例,对井下矸石粉煤灰充填工艺系统及关键设备进行叙述;通过回采充填体的变形观测及采场覆岩与地表沉降变形观测对实际充填效果进行分析总结。
【关键词】：矸石粉煤灰充填 影响要素 最终高度比 相似模拟 数值模拟 工程实践
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD823.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景与研究意义11-12
• 1.1.1 研究背景11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 煤炭开采地表变形研究现状12-13
• 1.2.2 固体充填开采研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容与技术路线15-16
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16
• 1.4 论文创新点16-18
• 第2章 固体充填相关理论研究18-30
• 2.1 煤炭回采对上覆岩层的影响分析18-22
• 2.2 充填开采等价采高理论22-29
• 2.2.1 充填采煤岩层移动规律22-24
• 2.2.2 等价采高模型构建24-26
• 2.2.3 固体充填采煤岩层移动要素与控制分析26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 充填材料物理特性实验研究30-43
• 3.1 不同粒径矸石压实特性实验30-37
• 3.1.1 实验条件30-32
• 3.1.2 试样方案与分析32-37
• 3.2 不同配比矸石粉煤灰充填体压实特性分析37-42
• 3.2.1 实验方案设计37
• 3.2.2 实验结果分析37-42
• 3.4 本章总结42-43
• 第4章 矸石粉煤灰充填采煤数值模拟研究43-63
• 4.1 数值模拟软件与方案设计43-44
• 4.1.1 数值模拟软件43
• 4.1.2 数值模拟方案43-44
• 4.2 不同充实率条件下的采场覆岩变化特征分析44-61
• 4.2.1 不同充实率条件下的覆岩变化分析44-54
• 4.2.2 不同充实率条件下的采场覆岩应力分布分析54-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第5章 矸石粉煤灰充填采煤相似模拟研究63-78
• 5.1 相似模拟实验设计63-68
• 5.1.1 相似条件分析63-64
• 5.1.2 充填回采物理相似的构建64-68
• 5.2 固体充填采煤覆岩移动变形分析68-77
• 5.2.0 三维静态变形测量系统概述68-69
• 5.2.1 充实率为 0%时覆岩移动变形特征69-74
• 5.2.2 充实率为 90%时覆岩移动变形特征74-77
• 5.2.3 充填与未充填时覆岩变形破坏特征对比分析77
• 5.3 本章小结77-78
• 第6章 工程实践78-103
• 6.1 工程概述78-83
• 6.1.1 工作面基本概况78-80
• 6.1.2 工作面采煤方法80-83
• 6.2 固体充填工艺系统与关键设备83-85
• 6.2.1 自夯式充填开采液压支架83
• 6.2.2 充填开采输送机83-84
• 6.2.3 自移式矸石与粉煤灰转载机84-85
• 6.3 支架与充填体受力观测分析85-90
• 6.3.1 监测设备选型85-86
• 6.3.2 充填液压支架支护阻力监测86-89
• 6.3.3 充填体受力观测分析89-90
• 6.4 巷道顶板与地表沉降变形观测与分析90-93
• 6.4.1 工作面两巷矿压监测90-91
• 6.4.2 工作面两巷顶底板移近量监测与分析91-93
• 6.5 地表和建筑物移动观测93-102
• 6.5.1 地表建筑物情况分析93
• 6.5.2 岩层和地表移动观测站设计主要内容93
• 6.5.3 岩层和地表移动观测站方案设计93
• 6.5.4 实测效果分析93-102
• 6.6 本章小结102-103
• 第7章 结论与展望103-106
• 7.1 主要结论103-104
• 7.2 展望104-106
• 致谢词106-107
• 参考文献107-112
• 作者简介112-113
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果113-114

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 俞再波;;煤矿绿色充填开采技术应用现状及展望[J];山西建筑;2010年10期

2 吴吟;;中国煤矿充填开采技术的成效与发展方向[J];中国煤炭;2012年06期

3 李杰峰;;论充填开采技术在煤矿中的实践[J];科技创新与应用;2012年34期

4 杨厚坤;;中国煤矿充填开采技术的成效与发展方向[J];科技风;2013年15期

5 ;新矿成立充填开采国家实验室[J];中国矿山工程;2014年01期

6 李兴尚;许家林;朱卫兵;赖文奇;;从采充均衡论煤矿部分充填开采模式的选择[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2008年02期

7 闫少宏;张华兴;;我国目前煤矿充填开采技术现状[J];煤矿开采;2008年03期

8 李青锋;王戈;朱川曲;;长壁工作面充填开采的充填比与充填效应分析[J];矿业工程研究;2009年02期

9 李建民;;充填开采与煤矿安全的关系[J];山东煤炭科技;2010年01期

10 代建四;;煤矿充填开采的现状与发展趋势[J];科技创新导报;2010年18期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姜岩;徐永梅;张倬峰;王奉斌;;充填开采等效厚度与充填率研究[A];全国“三下”采煤学术会议论文集[C];2012年

2 王家臣;杨胜利;;固体充填开采支架与围岩关系研究[A];全国大型煤炭企业综采技术发展成果集[C];2010年

3 郭海伟;张万里;崔永亮;;固体充填开采技术初探[A];煤矿机电一体化新技术2011学术年会论文集[C];2011年

4 赵文宜;邵东海;孟德鹏;;厚煤层充填开采技术可行性分析[A];战略性新兴产业与科技支撑——2012年山东省科协学术年会论文集[C];2012年

5 张常山;;绿色充填开采技术研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年

6 许刚;;石家庄瑞丰煤业有限公司超高水材料充填开采技术应用方法的研究[A];第七届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2012年

7 高文亭;尹保亭;许刚;;超高水材料充填开采技术应用方法的研究[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2012年学术年会论文集[C];2012年

8 尚立平;;推广充填开采技术 深化绿色矿山建设——冀中能源股份有限公司邢东矿充填开采技术探索与实践[A];煤炭工业节能减排与循环经济发展论文集[C];2012年

9 尹保亭;许刚;;应用充填开采技术建设绿色矿山[A];煤炭工业节能减排与循环经济发展论文集[C];2012年

10 胡炳南;祝琨;;“三下”压煤充填开采技术与设计探讨[A];全国“三下”采煤学术会议论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 李平;立法推行煤矿充填开采[N];中国矿业报;2011年

2 记者 瞿剑;我国将推广应用煤矿充填开采技术[N];科技日报;2012年

3 记者 宋阳;对煤矿充填开采要加强政策扶持[N];中国经济导报;2012年

4 本报记者 武晓娟;能源局推广煤炭充填开采技术[N];中国能源报;2012年

5 本报通讯员 张崇厚 刘侯义 庞锁平;充填开采,煤炭资源开发的必由之路[N];榆林日报;2012年

6 记者 高文静 刘飞 通讯员 孙先铭;山东充填开采工程技术研究中心获批[N];中国煤炭报;2013年

7 通讯员 薛喜忠　蔡清志 记者 常素莉;邯矿超高水材料充填开采技术国际领先[N];河北经济日报;2010年

8 本报记者 王丽丽;推行充填开采 改善矿区生态[N];中国煤炭报;2011年

9 记者贺占田;西北煤矿充填开采添新范例[N];中国煤炭报;2011年

10 通讯员 任润山　薛喜忠 王亚强 记者 李仁堂;邯矿超高水充填开采开始规模应用[N];中国煤炭报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 周跃进;难采资源综合机械化固体充填开采适宜性评价研究[D];中国矿业大学;2012年

2 孙春东;超高水材料长壁充填开采覆岩活动规律及其控制研究[D];中国矿业大学;2012年

3 冯光明;超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用[D];中国矿业大学;2009年

4 孙琦;膏体充填开采胶结体的强度和蠕变特性研究及应用[D];辽宁工程技术大学;2013年

5 张明;超高水材料充填开采覆岩控制机理研究及应用[D];中国矿业大学（北京）;2013年

6 张德辉;煤矸石充填开采和覆岩控制理论及技术研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张兆威;中厚煤层超高水材料充填开采围岩活动规律研究[D];中国矿业大学;2015年

2 王之东;开滦荆各庄矿广场煤柱充填开采技术研究[D];华北理工大学;2015年

3 陈保;基于不同充实率条件下充填开采覆岩裂隙演化规律研究[D];安徽理工大学;2016年

4 李振宇;矸石粉煤灰充填开采技术实验探究[D];河北工程大学;2016年

5 王长垒;基于充填开采的煤矿塌陷区坡地水土流失特征研究[D];安徽理工大学;2013年

6 韦钊;采空区条带充填开采基础研究[D];太原理工大学;2014年

7 崔锋;榆卜界矿房式充填开采的理论研究[D];煤炭科学研究总院;2009年

8 赵松;彩屯煤矿工业广场保护煤柱充填开采控制覆岩沉降研究[D];辽宁工程技术大学;2013年

9 李杰;超高水材料充填开采留巷围岩活动规律研究[D];中国矿业大学;2014年

10 李海滨;级索煤矿村下压煤充填开采模式研究[D];山东科技大学;2011年

，

本文编号：543882