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大倾角煤层安全高效充填开采技术研究

2020-12-13阅读(716)

大倾角煤层安全高效充填开采技术研究

论文摘要

山东华泰矿业有限公司三采区开采范围内地表为村庄和农田,且铁路线近似南北、莱麻公路近似东西横贯矿区,属典型的“三下”（建筑物下,铁、公路下,水体下）资源。为解决华泰公司大量煤矸石堆积,大倾角薄煤层工作面封堵困难等难题,本文结合“煤矸石似膏体胶结充填技术可行性研究”科研项目,运用理论分析、室内试验、方案设计、大型软件数值模拟分析以及系统综合评判技术等综合手段,对华泰矿业有限公司煤矸石胶结充填关键技术以及充填工作而封堵措施优化进行全而研究,提出了煤矸石空心挡墙工艺。主要研究工作以及结论如下：（1）通过现场调查和测试,充分了解了矿山工程地质概况,根据矿山需要充填范围和充填采煤方式,并结合国内外充填矿山经验,提出了投资小、操作简单、运行可靠的似膏体自流充填技术。（2）通过室内充填配比试验,对充填材料物化性能进行分析,提出最优充填料浆配比。煤矸石粉煤灰混合浆体泌水率低（小于4%）,有利于缩短初凝时间,减少采场充填工作面泄水量。粗颗粒煤矸石胶结充填体强度高于原试验所用细颗粒煤矸石胶结体强度。钢渣粒级组成与粗颗粒煤矸石相近,其中可能含有玻璃质的活化成分,只要能解决破碎成本问题,钢渣是较好的煤矸石替代骨料。（3）利用大型数值模拟分析软件对矿山原有的沿走向布置的大倾角工作面对充填工艺的适应性进行评价模拟。根据挡墙宽度和工作面斜长不同正交9种方案。结果表明,沿走向布置工作而,料浆压力大,无法保证充填作业安全。（4）设计了沿倾向的仰采工作面布置方式,并提出了充填采煤工艺、顶板管理及充填工艺要点。利用数值分析软件分析三种充填高度下的采场顶板稳定性。（5）根据模糊综合评判和数据包络分析的互补性,采用层次分析法、模糊评价和数据包络法相结合的FAHP-DEA模型,确定了最佳的采、充关系及相应的挡墙构筑工艺。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题来源与研究意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 大倾角煤层开采研究现状
  • 1.2.2 煤矸石回填应用现状
  • 1.2.3 充填挡墙在煤矿开采中的应用
  • 1.3 主要研究内容和技术路线
  • 1.3.1 研究内容
  • 1.3.2 技术路线
  • 第二章 华泰公司充填方式确定
  • 2.1 充填范围
  • 2.2 充填系统生产能力
  • 2.3 充填方式确定
  • 2.4 矿山充填系统
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 胶结充填配比优化试验研究
  • 3.1 煤矸石作为充填骨料的性能评价
  • 3.1.1 主要充填材料物理力学性质和化学成分测定
  • 3.1.2 煤矸石作为充填骨料的性能评价
  • 3.2 煤矸石胶结充填配比优化试验研究
  • 3.2.1 充填材料配比选择原则
  • 3.2.2 充填材料配比试验方案
  • 3.2.3 煤矸石胶结充填配比优化试验结果分析
  • 3.2.4 推荐配比煤矸石胶结充填料浆的流动性能
  • 3.2.5 粗颗粒煤矸研石胶结充填配比试验
  • 3.3 推荐配比充填料浆技术参数
  • 3.4 其他替代骨料胶结充填配比优化试验研究
  • 3.4.1 其他骨料胶结充填探索性试验
  • 3.4.2 其他骨料胶结充填扩大试验
  • 3.4.3 推荐替代骨料配比充填料浆技术参数
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 大倾角采煤工作面布置方式选择
  • 4.1 大倾角采煤工作面开采技术条件
  • 4.2 沿走向大倾角工作面充填采煤方案可行性评价
  • 4.2.1 FLAC3D软件介绍
  • 4.2.2 MIDAS/GTS软件介绍
  • 4.2.3 计算模型构建
  • 4.2.4 模拟结果及分析
  • 4.3 满足充填要求的大倾角采煤工作面布置方式
  • 4.3.1 采煤工艺
  • 4.3.2 顶板管理
  • 4.3.3 工作面充填
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 基于FAHP-DEA的工作面封堵方法优化研究
  • 5.1 充填挡墙构筑工艺简介
  • 5.2 不同采、充关系下采场顶板稳定性分析
  • 5.3 充填高度与挡墙工艺组合备选方案
  • 5.4 综合评价方法概述
  • 5.4.1 层次分析方法
  • 5.4.2 模糊综合评判
  • 5.4.3 数据包络分析法（DEA）
  • 5.4.4 FAHP-DEA评价方法的选用
  • 5.5 FAHP-DEA评价模型的建立
  • 5.5.1 构造判断矩阵
  • 5.5.2 判断矩阵的一致性检验
  • 5.5.3 计算权重向量
  • 5.5.4 模糊综合评判模型
  • 5.5.5 数据包络法评判模型
  • 5.5.6 FAHP-DEA综合评价
  • 5.6 评价指标体系的建立
  • 5.7 优化选择
  • 5.7.1 根据层次分析法的原理确定权重值
  • 5.7.2 模型指标值的标准化处理
  • 5.7.3 计算FAHP评价值
  • 5.7.4 数据包络分析方法确定评价值
  • 5.7.5 FAHP-DEA综合评价
  • 5.7.6 评价结果分析
  • 5.8 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间主要的研究成果

    • 相关论文文献

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