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前言
1 绪论
1.1 浅埋煤层岩层控制理论
1.1.1 浅埋煤层的矿压特征
1.1.2 浅埋煤层的特征与分类
1.1.3 浅埋煤层顶板结构理论
1.2 浅埋煤层保水开采研究
1.2.1 浅埋煤层顶板破断的空间结构形态
1.2.2 保水开采条件与隔水层稳定性
1.3 部分开采顶板控制理论
1.4 充填开采方法与技术
1.4.1 充填开采技术进展
1.4.2 充填材料及其力学特性
1.4.3 充填体的力学作用机理
1.4.4 条带充填开采岩层控制理论
2 覆岩地质条件及保水开采分类
2.1 煤层赋存条件
2.1.1 自然地理
2.1.2 地质构造特征
2.1.3 煤层赋存特征
2.1.4 煤层顶板基岩特征
2.2 覆岩工程地质特征
2.2.1 煤层覆岩结构类型
2.2.2 风化带工程地质特征
2.2.3 顶板基岩工程地质特征
2.2.4 隔水层工程地质特征
2.2.5 黏土隔水层应力应变及渗透系数变化规律
2.3 煤与水赋存的空间组合关系
2.4 萨拉乌苏组及其地下水资源
2.5 保水开采分类与分区
2.5.1 保水开采分类
2.5.2 保水开采分区
2.6 特殊保水开采区覆岩类型
2.6.1 特殊保水区分布状况
2.6.2 覆岩结构类型
3 柔性条带充填原理及充填材料研究
3.1 柔性条带充填开采原理
3.1.1 条带充填方法
3.1.2 柔性条带充填开采技术原理
3.1.3 柔性条带充填方式
3.1.4 条带充填工艺
3.2 陕北风积沙的工程特性
3.2.1 陕北风沙滩地区分布状况
3.2.2 陕北风积沙物理特性
3.3 膏体充填材料的特点及可泵性
3.3.1 膏体充填材料的特点
3.3.2 膏体充填材料的可泵性
3.4 充填体强度的确定
3.4.1 早期强度
3.4.2 后期强度
3.4.3 膏体充填材料强度的确定
4 条带充填的隔水岩组稳定性实验研究
4.1 条带充填物理相似模拟实验设计
4.1.1 相似条件及相似参数
4.1.2 黏土隔水层的相似性研究
4.1.3 柔性充填材料的相似性研究
4.1.4 模型布置
4.2 条带充填开采隔水岩组稳定性的物理模拟
4.2.1 柔性条带充填开采上行裂隙和下行裂隙发育规律
4.2.2 中部基岩下沉规律
4.2.3 隔水层及其支撑岩柱移动规律
4.2.4 充填材料强度对覆岩的控制作用
4.2.5 充填条带载荷量及压缩量变化规律
4.3 条带充填开采数值模拟研究
4.3.1 条带充填数值计算模型
4.3.2 覆岩应力场和塑性区分布特征
5 条带充填保水开采的隔水岩组力学模型
5.1 隔水岩组结构力学模型
5.2 隔水岩组下沉曲线分析
5.3 上行裂隙发育高度分析
5.4 下行裂隙发育分析
5.4.1 下行裂隙发育深度
5.4.2 下行裂隙发育位置
6 充填条带和隔水岩组稳定性控制因素
6.1 岩柱载荷量及岩柱压缩量
6.2 充填条带载荷和压缩量
6.2.1 充填条带载荷量及充填条带压缩量
6.2.2 充填条带压缩量的相似材料试验
6.2.3 充填条带压缩量影响因素
6.3 隔水岩组下沉量影响因素
6.4 上行裂隙发育高度影响因素分析
6.5 下行裂隙发育深度影响因素分析
6.6 隔水岩组稳定性影响因素总结
7 条带充填开采隔水岩组稳定性判据
7.1 隔水岩组稳定性判据
7.2 基岩黏土型覆岩合理充填参数确定方法
参考文献
附图2100433B
《浅埋煤层条带充填保水开采岩层控制》以陕北侏罗纪煤田浅埋煤层特殊保水开采区地质条件为背景,通过充填材料实验、物理相似模拟、数值计算和理论分析方法,分析了特殊保水开采区地质条件;研究了砂基膏体充填材料及其性质,揭示了条带充填开采的隔水岩组变形、破坏和运移规律和机理;建立了两个充填条带对称分布条件下的"边界煤柱-充填条带-隔水岩组"力学模型,给出了"上行裂隙"、"下行裂隙"发育高度和隔水岩组最大下沉量计算公式,分析了充填体压缩量与隔水岩组稳定的关系,揭示了条带充填开采的隔水层稳定性控制机理;建立了条带充填开采隔水岩组稳定性判据,提出了合理的充填间隔宽度和充填宽度计算方法,为浅埋煤层特殊保水开采提供了理论基础。
研究配制出砂基膏体充填材料,测试砂基膏体充填材料和黏土层的基本力学参数,开发砂基膏体充填材料和黏土层的相似材料和相似模拟技术,实现全应力应变相似。在此基础上,还开展走向长壁条带充填开采的物理相似模拟实验,分析走向长壁双条带等间距充填开采模式下隔水岩组稳定性条件,得出不同充填间隔宽度和充填条带宽度对上行裂隙与下行裂隙发育高度的影响规律,获得不同充填间隔宽度和充填条带高宽比对隔水岩组下沉量的影响规律。采用数值模拟技术,进一步研究不同充填间隔宽度和充填条带高宽比的充填条带载荷量分布规律、条带充填采场应力分布特征和塑性破坏区分布特征。
煤炭科学研究院重庆分院瓦斯研究所所长文光才说,我国埋深在2000米以内的煤层中含煤层气资源量达30万亿-35万亿立方米,是世界上第三大煤层气储量国,煤层气开发前景非常可观。然而,由于种种原因,我国煤层...
根据围岩初始应力状态、围岩变形破坏方式,山岭隧道可以划分为浅埋隧道、深埋隧道和超深隧道三大类。隧道深埋和浅埋简单的理解可以理解为一个是埋深较深,一个是埋深较浅。对于山岭隧道H埋深超过50m(保守的估计...
高条带支模浇筑砼160厚,抹灰顺到底,贴面层便于操作。
薄基岩浅埋煤层保水开采地质条件研究
通过对百善煤矿64采区浅部区域的"三含"、"三隔"、基岩的水文地质特征分析研究,着重论述了该采区浅部区域中等含水层下薄基岩浅埋煤层保水开采的地质条件,提出切实可行的保水、防止溃砂的关键技术和措施。
陕北浅埋煤层砂土基型矿区保水开采方法
我国是水资源缺少的国家,而在煤炭开采的过程中却会使地下水水位下降,污染地表水,造成我国水资源严重浪费,也危害到开采区的居民的生命和财产安全。陕北地区本身就缺水,而又是重要的煤炭开采区。所以,如何才能既合理开发煤炭资源,保护水资源,又不损害当地自然环境,是目前亟待解决的一个问题。显然,使陕北地区的矿区可持续发展的关键就是在保护浅水层地下水的前提下,开采煤炭资源,也就是保水开采。
《矸石胶结条带充填开采的理论与应用研究》编辑推荐:条带充填不仅可以消化井下产生的矸石,使矸石不升井,消除矸石山对地面环境的影响,而且可以提高“三下”压煤中的煤炭资源采出率,控制充填成本,是实现煤炭绿色开采的重要途径。《矸石胶结条带充填开采的理论与应用研究》利用理论分析、数值模拟结合现场实测的方法对条带充填开采的作用机理、充填参数及充填体和覆岩的稳定性进行研究,并结合现场工业性试验对条带充填开采的工艺及经济效益进行分析。
实施矸石充填采煤技术开采矿井呆滞煤炭资源是实现煤矿绿色开采、提高煤炭采出率的核心内容之一。本项目针对我国迫切需要开发的矿井呆滞煤炭资源开采技术展开深入的基础理论与应用研究,主要研究内容和思路为:运用岩层及地表移动控制的关键层理论和固体废弃物充填开采理论,系统研究矸石充填材料级配和变形特性、矸石充填开采矿压和岩层运动规律,提出矸石充填开采岩层运动的关键层矿压模型和地表沉陷预测的等价采高方法,建立与长壁综采技术衔接的高效矸石充填采煤方法、工艺和设备配套体系,并深入研究应用矸石充填开采技术安全开采"三下"呆滞煤炭资源的原理和方法;初步建立矸石充填开采"三下"压煤的矸石不出井直接充填采空区置换呆滞资源的煤矿减排增效生产模式。本项研究将传统煤矿开采中"矸石露天排放"的观念转为"矸石不出井置换呆滞资源"加以合理利用,提高矿井煤炭采出率,减轻开采沉陷环境破坏,从而有力推动我国绿色采矿技术的发展。,实施矸石充填采煤技术开采矿井呆滞煤炭资源是实现煤矿绿色开采、提高煤炭采出率的核心内容之一。本项目针对我国迫切需要开发的矿井呆滞煤炭资源开采技术展开深入的基础理论与应用研究,主要研究内容和思路为:运用岩层及地表移动控制的关键层理论和固体废弃物充填开采理论,系统研究矸石充填材料级配和变形特性、矸石充填开采矿压和岩层运动规律,提出矸石充填开采岩层运动的关键层矿压模型和地表沉陷预测的等价采高方法,建立与长壁综采技术衔接的高效矸石充填采煤方法、工艺和设备配套体系,并深入研究应用矸石充填开采技术安全开采"三下"呆滞煤炭资源的原理和方法;初步建立矸石充填开采"三下"压煤的矸石不出井直接充填采空区置换呆滞资源的煤矿减排增效生产模式。本项研究将传统煤矿开采中"矸石露天排放"的观念转为"矸石不出井置换呆滞资源"加以合理利用,提高矿井煤炭采出率,减轻开采沉陷环境破坏,从而有力推动我国绿色采矿技术的发展。 2100433B
成果登记号 |
20200692 |
成果名称 |
长壁综采矸石充填与岩层运动控制研究 |
第一完成单位 |
中国矿业大学 |
主要完成人 |
郭广礼、查剑锋、李怀展、王磊、朱晓峻、查剑林、郭凯凯、陈龙浩、钱志、栗帅 |
研究起始日期 |
2009-01-01 |
研究终止日期 |
2012-12-01 |
主题词 |
矸石充填、充填开采、煤炭采出率、岩层移动、开采沉陷控制 |