深部开采

摘要： 介绍了以膏体+多介质协同充填、同步充填和功能性充填为代表的新兴充填理念.系统阐述了以流变力学和固体力学为主体的矿山充填力学架构,剖析了原位多场多因素扰动作用,并介绍了最新研发的充填体多场耦合监测系统.总结了全尾砂深度浓密、固液混合搅拌以及长距离浆体输送等充填核心环节的发展特点及研究进展.分析了充填智能化发展的必要性,梳理了充填领域涉及的智能化算法,提出了充填智能化未来发展思路.通过对矿山固废充填发展趋势分析,认为未来矿山固废充填需要深度拓展绿色发展内涵,进一步探索模块化、规模化和智能化之路,积极融入并服务深地开采需求,充填采矿法或将成为深部采矿和绿色采矿未来可期的唯一解决方案.

摘要： 玲珑金矿东风矿区原采用盘区中深孔分段出矿采矿法回采,但由于矿体倾角变缓、开采深度增加和开采规模扩大,已不能满足生产要求。在充填系统建成后,东风矿区全部采用上向水平分层进路式充填采矿法。为探求合理的回采顺序,运用FLAC3D软件对不同回采方案进行模拟,分析采场在不同回采顺序下压应力、拉应力、垂直位移和塑性区等特征,得出最优的回采顺序方案。模拟结果表明,使用隔一采一、采完之后进行充填、最后2条采场和穿脉同时充填的开采顺序最优。

摘要： 根据金川二矿区深部巷道的现场调查,深部巷道具有岩爆倾向且受爆破动载作用,道常出现垮冒及大变形现象。本论文提出释能支护设计原理,依据抵抗2.5级岩爆或等量爆破产生的动能进行释能支护设计,采用释能锚杆+金属网进行支护。应用RS2数值模拟软件验证上述支护方案有效性,结果表明:采用释能支护后围岩破坏范围显著减小,说明释能支护系统能够很好的控制动载下围岩的破坏,同时还可以发现释能支护系统具有较好的抗动载能力。本论文可为金川二矿区深部动载巷道支护设计提供理论支撑。

摘要： 复杂条件煤层地质条件参数变化数量多、参数变化范围大,其智能化开采是当前迫切需要解决的难题。分析了我国不同区域煤矿的主要地质条件特征及面临的问题,指出相较于综合机械化采煤,智能化开采对地质保障度的要求更高。地质条件越复杂,控制系统就越需要更精准的感知、更快速的分析与决策、更高的数据传输速率。以两淮地区“三软”煤层开采为例,探讨了其在智能化开采过程中面临的问题:煤壁频繁片帮、刮板输送机上窜下滑、相邻支架错位及咬合不紧密、护帮板不整齐、支架扎底、超前巷道变形,指出围岩(顶底板、煤壁)条件、煤层走向/倾向角度、矿压及超前巷道稳定性是影响工作面正常连续开采的5个因素。为解决上述5个因素条件参数变化带来的问题,需要从围岩参数感知、趋势分析、精细化控制、动力系统适应、自适应决策等方面研发出解决复杂条件工作面智能化开采的关键核心技术。详细阐述了目前实现复杂条件工作面智能化开采技术即液压支架护帮板精准控制及快速跟机技术、顶板分区协同支护技术、工作面装备姿态监测技术、工作面调直技术、上窜下滑控制技术、稳压供液控制技术、仿真决策系统平台和超前支护技术的应用现状、效果及后续需要解决的问题。指出对于多种复杂条件共存的煤层,关键元部件的机电液一体化设计、分布式控制方式、大数据的分析应用、装备群协同快速推进控制和实时仿真平台与智能决策系统的开发是后续研究的主要方向。

摘要： 深部煤矿开采易发生底板突水问题,为保证煤矿安全开采,研究地质结构,分析突水原因,评价突水危险十分重要。由于深部开采具有高承压等特点,采用一般突水系数法进行突水危险性评价已不适用云冈矿深部开采的实际情况,对此,在突水系数法的基础上引入单位涌水量q,提出一种改进型的评价办法:突水系数-单位涌水T_(s)-q评价法。以云冈矿深部开采为研究对象,结合原有突水数据资料,建立了T_(s)-q底板突水危险程度评价法。结果表明,T_(s)-q底板突水危险程度评价法扩大了突水安全区和相对安全区,是对突水系数评价法的补充,尤其适合应用在高承压、富水性弱的深部开采煤层底板突水危险的评价中。

摘要： 伴随着开采深度的加大,为了提升煤矿的安全性和稳定性,就要对深部开采软岩巷道予以合理性支护处理,减少巷道变形破坏以及围岩不稳造成的损失,打造安全高效的煤矿开采环境,实现经济效益和社会效益的双赢。本文结合案例分析了煤矿深部开采软岩巷道变形控制要点,并结合数值模拟分析了相应的最佳支护模型。

摘要： 随着浅部煤炭资源开采殆尽,深部煤炭资源开发成为我国东部矿区面临的一大难题。深部矿井具有高应力、强扰动、节理裂隙发育等特点,导致煤壁高程度片帮、顶板大范围漏冒、巷道大变形破坏等围岩失稳现象频发,威胁安全生产。为提高深部开采围岩控制效果,以安徽省口孜东矿千米深井超长工作面为工程背景,采用现场实测、室内实验、数值计算和理论分析等手段研究超前采动应力旋转轨迹及其推进方向效应。结果表明:千米深井超长工作面支承压力呈现以峰值影响区为边界的空间分区特征,超前影响范围和煤壁破坏宽度分别达到150和8~12 m,采动应力发生大幅度旋转现象,高应力和应力旋转共同驱动工作面围岩破坏失稳。强采动影响下超前采动应力向采空区倾斜,走向影响范围达到200 m;两侧采动应力向巷道倾斜,倾向影响范围达到15 m。以平行于工作面推进方向的竖直平面为基准,采动应力旋转轨迹经历面外慢速偏离、面外快速靠近和面内协同旋转3个阶段。工作面推进方向对采动应力旋转轨迹具有强烈控制作用,当其与最小地应力方向平行或垂直时,采动应力旋转轨迹呈对称分布形态,2者处于其他空间位置关系时,采动应力旋转轨迹呈非对称分布形态。推进方向与最小地应力方向之间的夹角增大,采动应力面外慢速旋转阶段缩短,快速回旋阶段增长,但面内协同旋转阶段始终落在平行于工作面推进方向的竖直平面。基于围岩裂隙分布特征,实现围岩稳定性的应力方向敏感区识别,裂隙赋存稳定,应力方向敏感区为局部覆盖型;裂隙随机分布,应力方向敏感区转为全区覆盖型。根据应力方向敏感区形态提出了优势采动应力旋转轨迹确定原则,指导推进方向选择与优化,为深部开采围岩控制提供新思路。

摘要： 本文以三山岛金矿为工程背景,利用FLAC^(3D)数值软件建立矿井深部开采流-固耦合数值模型,采用房柱式交替向上充填采矿法,在模拟采动条件下,尤其是采场通过F_(3)断层时,矿体、充填体内渗流场以及塑性区的演化过程,对矿井不同开采时段、不同开采区域的突水危险性进行分析。试验结果表明:①距离断层较远时(-825 m-1盘区),随着回采活动的进行,盘区内的孔隙水压迅速降低,对相邻盘区和断层内的孔隙水压也有一定降低作用。②距离断层较近时(-825 m-2盘区),随着回采活动的进行,岩体内节理裂隙不断延伸扩展并与断层沟通,形成渗流通道,导致矿坑涌水量迅速升高,断层内孔隙水压下降。现场回采过程中,当工作面接近或通过断层带时,矿井发生突水危险性最高,应采取重点监测,并通过注浆等手段防止水害事故发生。③通过断层之后(-825 m-3盘区),受回采降压作用影响,盘区内孔隙水压整体较小,并逐渐向两侧采空区充填体扩散降低,随着埋深的增加,断层突水危险性迅速升高。

摘要： 随着采深增加,新城金矿V#矿体开采技术条件急剧恶化,上向水平分层充填采矿法因支护消耗量大,作业循环慢等原因难以满足矿山生产需求。下向水平进路充填采矿法在保证回采过程中顶板安全的同时,减轻了支护工作量和成本,加速了回采作业循环,提高了回采效率,详细介绍了下向水平进路充填采矿法的采场结构布置、回采工艺过程等,并进行了现场工业应用。应用结果表明:下向水平进路充填采矿法十分适用于新城金矿深部厚大破碎矿体开采,其采矿损失率降至2%,矿石贫化率降至4%。

摘要： 针对阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法采场结构参数的确定开展相关研究,采用Flac^(3D)数值模拟软件建立了留顶柱不留底柱、留底柱不留顶柱共2种数值模型,分步模拟计算各方案在回采过程中的应力和位移分布规律,分别从拉应力和底板上鼓量、顶板下沉量分析比较方案的优缺点。研究结果表明:首采分层开挖后,2种方案采空区的顶底板均出现了拉应力集中,采空区两侧围岩出现压应力集中区域;留底柱不留顶柱的方案拉应力出现明显下降,仅为2.30 MPa左右,因此选择留底柱不留顶柱的方案作为阿尔哈达铅锌矿上向水平分层充填采矿法的采场结构布置形式。

摘要： 分析了胶东地区三山岛金矿、新城金矿、大柳行金矿等的地应力及分布规律,介绍了蚀变岩型和石英脉型2种典型金矿床深部采掘中地压显现与灾害形式.提出了深部地压控制的指导思想,结合近年来开展的研究,通过工程实例论述了运用应力转移、钻孔卸压、合理支护、在线实时监测等技术措施进行地压控制的方法及其实践.根据当前矿山实际,分析了深部开采地压控制存在的问题,并提出应在岩体质量分级、采矿方法、多源监测系统、新型支护材料等方面开展系统深入的研究,以更好地抵御千米以深地压灾害.

摘要： 不同地质赋存条件下,深部概念和深部界定也有所不同.本文从研究深部概念的方法出发,探讨了深部开采中采动围岩两大特征即强扰动与强时效的基本属性.给出强扰动和强时效的基本概念,以巷道近场围岩开挖损伤区为例,给出了强扰动的量化标准参量;进一步结合典型流变曲线,给出了强流变的判断方法,并初步研究了强流变的基本特征.

摘要： 文章介绍了朱矿原开拓运输系统及配套运输设备，以及进入深部开采该运输系统存在的问题，从而对开拓运输系统进行改造，介绍了矿石运输系统、岩石运输系统、采取先进的自动化操作控制。

摘要： 朱矿作为老矿山开采企业，在开采技术上多沿袭了过去的开采作业方式，朱矿在开拓运输系统上设计采用铁路进入撑子面进行铁路直采,但因采场南帮出现大滑体,进入中深部开采后，铁路无法延伸下去。当前朱矿已经进入深部开采，为了解决开拓运输系统问题，寻求经济合理的运输方式，近年来对朱矿开拓系统进行改造,本文重点介绍改造后公路-胶带-铁路联合开拓系统在朱矿深部开采中的应用。

摘要： 我国是个矿业大国，但不是矿业强国，金属矿业面临三大发展主题—绿色开发、深部开采、智能采矿。上述三大发展主题中，“深部开采”是核心。文中对就深部开采的技术创新进行介绍，包括智能深井掘进机一次成井技术，大矿段多采区协同作业连续采矿技术，深部高储能矿岩诱导致裂与大孔藕合崩矿技术，深井区域地压监测与开采过程地压调控技术，井下磨矿、高扬程泵送地面(选厂)的浆体输送技术，深部井底泵站与全尾砂膏体泵压充填技术等内容。

摘要： 张双楼煤矿已进入深部开采,冲击矿压防治是矿山生产过程中需要解决的难题.介绍了该矿冲击矿压的防治技术提出了防冲资金来源，防冲专项设计及冲击危险性评价，防冲机构及人员配备，人员培训，个体防护的管理措施,及冲击矿压的监测预警体系.总结了设计理念完善，监测预警机制的完善，防冲卸压措施的提高，人员防冲理念的提高的预期目标。

摘要： 新汶矿区现大多数矿井都己进入深部开采,平均开采深度已超过1000米,是中国开采深度最大的矿区之一.冲击地压是目前威胁煤矿安全生产的第一大灾害,随着深部矿井开采条件的变化,深部冲击地压灾害发生质变,严重威胁矿井安全生产.通过依靠科技进步,更新管理理念,坚持装备升级,建立健全了冲击地压综合防治体系,推行了冲击地压防治的管理规范化、预防管控程序化、预测预报信息化的科学管控模式,突出措施落实到位和超前预防治理,有效预防和避免了破坏性冲击地压事故的发生,实现了“有震无灾”.

摘要： 为研究深部采空区宽条带煤柱长期稳定性,在唐口煤矿4301工作面轨道顺槽安装了钻孔压力计和大量程位移监测仪,对留设的宽条带煤柱进行了受力变形长期监测。研究结果表明：距煤柱边缘6～8 m区域为压力峰值区,距煤柱边缘10m区域承载附加应力较小；在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落,越靠近煤柱内部,其实际支承能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2 MPa;煤柱的横向变形主要集中在煤柱边缘9.5m内；煤柱水平变形是非连续、阶跃式、突变式的；荷载强度验算表明留设的100m宽条带煤柱能保持长期稳定性。

摘要： 为研究深部采空区宽条带煤柱长期稳定性,在唐口煤矿4301工作面轨道顺槽安装了钻孔压力计和大量程位移监测仪,对留设的宽条带煤柱进行了受力变形长期监测。研究结果表明：距煤柱边缘6～8 m区域为压力峰值区,距煤柱边缘10m区域承载附加应力较小；在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落,越靠近煤柱内部,其实际支承能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2 MPa;煤柱的横向变形主要集中在煤柱边缘9.5m内；煤柱水平变形是非连续、阶跃式、突变式的；荷载强度验算表明留设的100m宽条带煤柱能保持长期稳定性。

摘要： 为研究深部采空区宽条带煤柱长期稳定性,在唐口煤矿4301工作面轨道顺槽安装了钻孔压力计和大量程位移监测仪,对留设的宽条带煤柱进行了受力变形长期监测。研究结果表明：距煤柱边缘6～8 m区域为压力峰值区,距煤柱边缘10m区域承载附加应力较小；在锚网带支护系统作用下,煤壁边缘并不完全坍塌垮落,越靠近煤柱内部,其实际支承能力越大,在距边缘1m区域的煤柱实际强度约为10.2 MPa;煤柱的横向变形主要集中在煤柱边缘9.5m内；煤柱水平变形是非连续、阶跃式、突变式的；荷载强度验算表明留设的100m宽条带煤柱能保持长期稳定性。

摘要： 本发明公开了一种深部煤层开采采空区充填地热开采方法，由副井进入深部煤层开采区域，在第一水平位置设置集中换热站，沿副井从地面向井下布置集中换热管路；对各工作面进行煤体开采，并对采空区进行导热材料回填；分别在采空区的顶板和底板上施工纵向水平钻孔和横向水平钻孔，并铺设取热管路，取热管路靠近集中换热管路的通过软管接入集中换热管路中。在工作面开采后对采空区使用导热性良好的材料进行回填，并根据工作面长度在工作面顶底板、顶板布置钻孔和取热管路，通过向采空区充填体和底板岩层竖向钻孔并插入取热棒进行取热，大大增加了取热面积和取热效率实现开采后的长期取热。

摘要： 本发明公开了一种深部矿井近距离极薄保护层开采布置结构及开采方法，包括被保护层回风巷、保护层上进风巷、保护层下进风巷、被保护层进风巷、被保护层切眼、保护层里切眼，所述保护层上进风巷、保护层下进风巷位于被保护层回风巷与被保护层进风巷连通形成的循环体的上部或下部，保护层里切眼设置在被保护层切眼的上部或下部。本发明通过确定深部矿井煤层群保护层与被保护层，优化设计保护层与被保护层间距、保护层厚度，确定保护层开采生产系统以及钻孔及瓦斯压力监测系统。可为深部强突出煤层群出现无适宜煤层作为保护层开采的技术条件提供一种新方法，以实现强突出煤层群的安全开采。

摘要： 本发明公开了一种深部煤层开采采空区充填地热开采方法，由副井进入深部煤层开采区域，在第一水平位置设置集中换热站，沿副井从地面向井下布置集中换热管路；对各工作面进行煤体开采，并对采空区进行导热材料回填；分别在采空区的顶板和底板上施工纵向水平钻孔和横向水平钻孔，并铺设取热管路，取热管路靠近集中换热管路的通过软管接入集中换热管路中。在工作面开采后对采空区使用导热性良好的材料进行回填，并根据工作面长度在工作面顶底板、顶板布置钻孔和取热管路，通过向采空区充填体和底板岩层竖向钻孔并插入取热棒进行取热，大大增加了取热面积和取热效率实现开采后的长期取热。

摘要： 本发明提供了一种深部煤炭资源流态化开采方法及系统，其中方法包括：确定待开采区域中煤层的工作开采条带；工作开采条带处设置有呈排排列的多个煤气抽采孔；流态化开采设备将工作开采条带处的煤矿进行流态化处理；通过煤气抽采孔抽取流态化处理后的煤矿；将抽取流态化处理后的煤矿后的煤气抽采孔作为注浆填充孔，并更新煤气抽采孔；通过注浆填充孔向煤层采空区填充注浆。本发明提高钻孔利用率，节约人力物力，以及开采的准备时间，且在煤层投入一台流态化开采设备对固体煤炭资源原位气化的煤气进行地面抽采，无需要开拓巷道、硐室，无需建设资源中转站，无需煤柱，降低了巷道建设、维护和煤炭运输成本，同时提高了煤炭资源的采出率。

摘要： 本发明提供一种开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变实验装置及方法，其装置包括气液体加载通道，用于向试件中注入和排出气液；气液收集装置，用于收集煤岩试件渗透的气液；扰动装置，用于为煤岩试件提供不同幅值、不同频率的扰动；轴压加载系统，用于向煤岩试件施加轴压、数据测量与收集处理系统，用于生成处理轴向、径向应力应变及声发射事件数。实验方法包括制备和安装试件；实验前试件和管路抽真空；开展采扰动下深部煤岩力学特性实验、开采扰动下深部煤岩流固耦合力学实验、开采扰动下深部煤岩流固耦合蠕变特性实验。该发明可模拟深部煤岩体在复杂开采扰动环境下流固耦合蠕变失稳实验。

摘要： 本发明提供了一种深部煤炭资源地下原位流态化开采方法，确定需要进行流态化开采的煤层，于煤层中布置U型井组；对水平井进行二次改造，沿水平井不同位置钻出多条水平分支井，组建成鱼骨井；向鱼骨井内注入高压流体的方式压裂鱼骨井周围煤层；通过水平井向鱼骨井内注入空气；通过电击点火方式引燃或引爆复杂裂缝内甲烷‑空气混合物，利用甲烷与空气燃烧燃爆产生的高温环境促使复杂裂缝内高猛酸钾溶液释放氧气；不断进行地下煤炭的原位转化，随着原位流态化开采的不断进行，鱼骨井周围煤炭不断以流态化形式开采出来；同时，将转化产生的可燃气体在地面进行分离储存。该方法能有效增大煤层原位流态化开采的工作面，并能显著提高流态化开采与转化效率。

摘要： 本发明提供了一种基于取热发电的深部煤炭原位流态化开采方法，确定需要进行流态化开采的煤层，于煤层中布置U型井组；对水平井进行二次改造，组建成鱼骨井；压裂鱼骨井周围煤层；向鱼骨井内注入空气；通过电击点火方式引燃或引爆复杂裂缝内甲烷‑空气混合物，使煤炭与高猛酸钾分解出的氧气发生燃烧反应；在煤层燃烧过程中，通过注水管柱向水平井内注水，同时通过注水管柱与水平井之间的环空注入富氧空气；通过煤炭燃烧过程中形成的高温环境，对注水管柱中的水分进行加热，产生大量的水蒸气，再通过中间的直井将水蒸气返排到地面。该方法能提供一种绿色环保的流态化开采工艺，并能有效提高开采效率，同时，可实现一体化的开发利用过程。

摘要： 本发明提供一种深部金属矿床的机械化无废开采方法，属于采矿技术领域。该方法首先进行采场设计及采准工程施工，然后进行机械化开采，采用全断面硬岩掘进机及掘进台车联合进行矿石的回采，再进行矿石及废石转运，各中段矿石汇集到溶浸回收水平后，采用皮带运输机将矿石继续向堆浸硐室运输，运输过程中进行智能分选，将矿废分离，进一步选择围岩稳固的地段布置溶浸循环回收硐室及矿石储存硐室，进行溶浸循环回收，最后将生产过程中产生的废石、提取矿物后的矿石混合后，进行废石充填。该方法可实现深部矿体的安全高效连续化开采，达到无废开采的目的，降低生产成本，杜绝了地表污染和安全威胁。

摘要： 一种用于深部地热能开采的保温管柱装置，包括保温管柱、真空泵和控制单元，保温管柱由换热管和若干根依次连接的保温管构成，保温管柱的底部保温管下部连接换热管，保温管柱的下部位于井内地热储层中，保温管柱的顶部保温管连接位于井口的真空泵，数个不同位置的保温管内设有热流传感器，各热流传感器分别经线缆连接控制单元的主机。本实用新型通过设置的热流传感器实时监测保温管柱的导热系数，通过动态调节保温管的真空度可稳定保温管柱的导热系数，从而稳定保温管的保温效果，延长保温管的使用寿命，降低综合开采成本。

摘要： 本发明提出了一种深部煤层开采底板岩层破裂分布时空演化动态监测方法，该方法首先根据煤层开采工作面布设区域工程地质及水文地质条件，设计采动煤层底板岩层破裂动态监测的BOTDR系统及测试选址，制作和安装金属索基分布式单模感测光缆；其次，要对金属索基分布式单模感测光缆、钻孔填充物、相应围岩进行变形一致性标定，并采用BOTDR系统和AV6419 ANALYER STANDARD分析软件分别对煤层采动底板应变数据进行动态监测和数据分析；最后根据煤层开采底板岩层破裂的判别依据，揭示采动底板岩层破坏分布的时空演化特征及采动底板的最大破坏深度。本发明能够有效地动态监测采动煤层底板岩层破裂的时空演化特征，为深部开采煤层底板承压水害防治提供了依据。