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| 1 | 充填采煤理论与技术的新进展及展望显示文摘充填采煤是绿色开采的核心,在综合阐述煤矿充填采煤技术发展历史的基础上,介绍了近年来我国综合机械化充填采煤理论及技术取得的重大突破,包括:长壁工作面采充一体化原理、综合机械化固体充填采煤技术、密实充填有效控制岩层运动的目标、充填采煤岩层移动预计的等价采高理论、密实充填采煤岩层移动的解析计算公式和充填采煤岩层移动与地表沉陷实测比较等.指出了研发新型低成本充填材料、提升充填采煤装备自动化水平、建立充填采煤基础理论与相关评价体系、协同充填采煤与地下水环境保护是煤矿充填采煤技术发展的必然趋势. | 缪协兴 巨峰 黄艳利 郭广礼 | 2015 | 中国矿业大学学报2015，44，3： | 93 |
| 2 | 固体充填采煤充实率设计与控制理论研究显示文摘根据固体充填采煤密实充填体的不同充实率决定不同岩层移动控制效果及'等价采高'预计地表沉陷的原理,提出固体充填充实率设计的理论依据,定性分析影响充实率的主控因素,并分别基于等价采高、关键充填设备、工作面推进方向、固体充填材料力学特性、地质条件以及充填工艺实施等7个主控因素对充实率的不同影响机理进行理论分析,明确充实率设计的基本原理,建立不同覆岩条件及压煤类型条件下固体充填采煤充实率设计流程与方法,并提出充实率控制的基本原理及6项控制措施;结合济三矿固体充填采煤工程案例,对充实率的设计及控制理论进行了应用,充实率控制指标理论设计为88%,现场实测为90.3%。理论分析与实践表明,充填设备与地质条件对充实率的影响程度最显著,充实率的精确设计与良好控制是保证充填采煤技术成功实现岩层移动及地表沉陷控制的关键。 | 张强 张吉雄 巨峰 李猛 耿佃凯 | 2014 | 煤炭学报2014，39，1： | 50 |
| 3 | 三轴压缩条件下胶结充填体能量耗散特征分析显示文摘开展不同灰砂配比、质量分数的充填体三轴压缩试验,研究了不同围压加载阶段充填体的能量耗散与围压、应变以及应力的内在关系.结果表明,在低围压时,充填体的极限抗压强度低;随着围压的增加,充填体的峰值强度随之增大,峰前能耗占总能耗的比重越来越大,说明充填体屈服阶段吸收的能量占总能量的比重提高,围压的增大能够提高充填体的破坏能耗量;充填体的峰前能耗量、峰后能耗量、单位体积变形能以及总能耗与围压呈二次函数曲线关系.当围压一定时,充填体在弹性变形阶段的能量变化与轴向应力、偏应力均呈线性关系,与轴向应变呈指数函数曲线关系;随着轴向载荷增加,能量随轴向应力、偏应力变化的增长速率加大. | 徐文彬 宋卫东 王东旭 杨宝贵 潘卫东 | 2014 | 中国矿业大学学报2014，43，5： | 35 |
| 4 | 胶结充填体内部微观结构演化及其长期强度模型试验显示文摘通过开展不同灰砂质量比、料浆质量浓度和养护龄期条件下的胶结充填体内部微观结构演化及其强度模型试验,研究充填体内部水化反应产物的类型及形态对其强度发展规律的影响。试验结果表明:水化作用后的水化产物在充填体内部的赋存形态不尽相同,早期多以针状物质存在,通过团絮状、丝状产物相联结;随着龄期的增长,团絮状胶凝物质大量生成,水化产物黏结得较紧密,机械强度得到了进一步的增强,表面仍可以看到少量针状物,但大部分已被絮状物覆盖;90 d时,早期水化反应产生的针状物几乎不存在,更多是以成团状、块状或成片状物质形式存在,且团状物质与团状物质或块状物质间黏结相当密实。对比水化产物元素分析结果可以看出,其主要成分由O,Si,Ca,Al和Mg等元素构成,灰砂质量比越大、料浆质量分数越高,水化产物元素量越多。对不同条件下的充填体强度曲线进行拟合,得到了充填体强度增长规律:充填体的强度增长规律基本一致,增长曲线呈'S'型;强度增长过程可分为强度增长初始时期、强度快速增长时期以及强度增长平缓期;灰砂质量比、料浆质量浓度越高,充填体强度增长越快,增长曲线变陡。 | 徐文彬 潘卫东 丁明龙 | 2015 | 中南大学学报(自然科学版)2015，46，6： | 36 |
| 5 | 固体充填体压实特征下岩层移动规律研究显示文摘基于充填材料压实特性试验,结合具体工程实例,推导出充填体弹性模量与垂直应变之间的关系,利用FLAC3D软件内置FISH语言,编制相应的充填体非线性压实程序,准确地模拟矸石充填采空区后上覆岩层移动规律.研究结果表明:充填采煤工作面顶板下沉量随着工作面的推进而逐渐增大,整体以缓慢弯曲下沉为主,没有出现激增的现象;超前支撑应力分布与垮落法开采相似,其超前支承应力峰值及影响范围均要比垮落法开采低;矸石充填体内部应力呈现'拱形'分布,随着工作面的推进,矸石充填体内部应力逐步升高,增幅逐渐减小.现场实测数据与数值模拟结果基本吻合,验证了研究成果的科学性. | 李猛 张吉雄 缪协兴 黄艳利 | 2014 | 中国矿业大学学报2014，43，6： | 39 |
| 6 | 西部煤炭高强度开采下地质灾害防治理论与方法研究进展显示文摘基于国家重点基础研究发展计划(973)项目:西部煤炭高强度开采下地质灾害防治理论与环境保护基础研究,从地质环境条件、地质灾害形成机理、预测评价方法和灾害防治理论等4个方面,开展了西部煤炭高强度开采下地质灾害防治的总体研究思路和相关研究。通过西部富煤区域侏罗-白垩系构造地质及水文地质的研究,揭示了富煤区域地层结构及水沙动力学特征;基于采动岩体力学行为研究,揭示了大面积顶板切落、突水溃沙等地质灾害的发生机理,形成了防治重大地质灾害与环境损伤的采煤理论和方法。该研究将地质灾害防治和生态环境保护进行有机的结合,从源头解决制约我国西部煤炭开采的关键问题,可为我国西部煤炭资源长期大规模安全高效绿色开采奠定理论基础。 | 973计划(2013cb227900)'西部煤炭高强度开采下地质灾害防治与环境保护基础研究'项目组 | 2017 | 煤炭学报2017，42，2： | 33 |
| 7 | 胶结充填体强度预测及水泥消耗量反演计算显示文摘为降低充填成本和使料浆制备系统可靠运转,基于特大型采空区充填工程对于二步骤矿柱开采的重要性,采用配比优化试验及统计分析所得的充填体长期强度预测模型,结合现场充填体地质钻探取样的检测强度,利用预测模型的变形公式,反算出采空区充填水泥实际用量,对设计与实际水泥用量的定量关系进行了分析,掌握了二者之间的偏差.结果表明:前期充填中水泥用量存在较大富余,52-8#和52-10#采场水泥用量分别偏大约60.28%,49.24%.随着充填站操作人员技术水平与熟练程度的提高,并通过对站内计量仪表和物料输送设备校验后,水泥用量的下调空间较大. | 邓代强 姚中亮 朱永建 汪令辉 | 2013 | 中国矿业大学学报2013，42，1： | 28 |
| 8 | 固体充填采煤液压支架合理夯实离顶距研究显示文摘固体充填采煤过程中充填采煤液压支架的夯实离顶距对充实率及充填作业效率的控制具有显著影响,揭示了支架本身结构干涉产生理论夯实离顶距以及现场充填工艺产生实际作业夯实离顶距的机理,分析了基于机构优化和基于不同充实率两种影响因素影响夯实离顶距设计的理论,提出了支架设计优劣的检验标准,即由夯实离顶距严格控制的充填作业累积量不小于充实率要求的需求量(V zjρ1≥V zρ2)。借助机械自动化仿真模拟软件Pro/E 5.0,仿真分析了特定充填采煤液压支架采高-夯实离顶距变化规律,最终通过充填作业累积量-充实率及充实率需求量-充实率曲线对该支架充实率保障区域进行划分,判断了机构优化的优劣程度及整体设计的合理性,最终形成一种以夯实离顶距为检验指标的支架设计合理性判断方法。 | 张强 张吉雄 吴晓刚 黄艳利 周楠 | 2013 | 煤炭学报2013，38，8： | 25 |
| 9 | 含水层下矸石充填提高开采上限方法与应用显示文摘基于矸石充填采煤控制采动裂隙高度发育的原理,采用FLAC3D数值模拟软件研究了矸石充填采煤导水裂隙带发育高度的变化规律,利用统计分析软件SPSS建立了基于采高与充实率的多元线性回归矸石充填采煤导水裂隙带发育高度计算模型,进而提出了含水层下矸石充填提高开采上限的确定方法。结果表明:在采高小于3.5 m,充实率达到85%条件下,开采上限可由-300 m提高至-255 m,多回采煤炭资源182.6万t。经五沟煤矿矸石充填采煤工作面试验,采用钻孔冲洗液漏失量监测法,得到实测导水裂隙带发育高度仅为10 m,与理论计算结果相吻合。 | 张吉雄 李猛 邓雪杰 李剑 | 2014 | 采矿与安全工程学报2014，31，2： | 25 |
| 10 | 金属矿山充填采矿技术应用研究进展显示文摘地下金属矿山固废充填开采技术是实现矿业低碳绿色开发的重要途径,矿山充填不仅可以实现最大限度的回采矿产资源,而且可以实现矿业固废的环保处置。系统回顾了金属矿山充填采矿方法的发展历程,从金属矿山高效率规模化充填采矿、连续充填开采和如何降低充填采矿成本3个方面介绍了最新的技术应用研究进展。首先系统梳理了金属矿山充填工艺的演变发展脉络,总结了涵盖矿山固废充填料浆制备、充填料浆管道输送、充填采场封闭和采场尾砂料浆脱水等全流程充填工艺技术的应用进展和发展趋势。然后研究分析了尾砂充填体非均质特性和尾砂料浆固结力学特性的演化发展机制,并对比分析了传统的采场充填体强度需求解析方法与改进的胶结充填体强度需求计算-设计方法,进而介绍了井下采场充填体质量原位监测与分析评价方法。基于上述研究进展综述,得出矿山充填采矿方法变革是实现高效率、规模化、低成本充填采矿的核心要素,矿山全流程充填工艺创新是稳定制备与使用高质量充填料浆的必要举措,深入研究采场充填体力学作用机理问题是确保充填采矿技术安全、绿色、经济、便捷应用的本质要求。最后阐明了充填采矿领域未来应重点关注的研究方向,指出加快发展绿色低碳充填新技术、新材料与新装备是助推金属矿山充填转型发展的动力引擎。 | 郭利杰 刘光生 马青海 陈鑫政 | 2022 | 煤炭学报2022，47，12： | 25 |
| 11 | 充填采煤液压支架充填特性理论研究及工程实践显示文摘固体充填采煤液压支架既具有传统支架掩护采煤所需要的基本功能,又具有掩护充填所需要的特殊功能,是实现采充一体化的关键设备。针对其掩护充填的特殊功能,提出充填特性的概念,并分别从支护强度、后顶梁支护强度、运动特性、夯实力、夯实离顶距以及地质条件适应性6方面具体阐述了充填特性的基本内涵。架型结构、地质条件、充填工艺是影响充填特性的主要因素,其中架型结构直接决定充填支架的充填特性;煤层厚度、煤层顶底板、煤层倾角、煤层埋深等地质条件影响充填特性的发挥;充填工艺则通过改变离顶距及夯实力大小、改善对不同地质条件的适应性3方面影响充填性能的保障。具体工程实践中则通过工作面布置优化、结构设计优化、充填工艺优化、实时在线监测等措施保障充填性能的发挥。济三矿ZZC10000/20/40型六柱正四连杆充填采煤液压支架的工程应用验证了本文的研究成果。 | 张强 张吉雄 邰阳 巨峰 孙强 | 2014 | 采矿与安全工程学报2014，31，6： | 20 |
| 12 | 矸石充填与垮落法混合综采技术研究与实践显示文摘针对平煤十二矿己15突出煤层无合适煤层保护层、矸石无法地面排放及常规充填工作面无法满足矿井产能等工程难题,提出了岩层保护层卸压开采矸石充填与垮落法混合综采技术。研究了矸石充填与垮落法混合综采三大技术关键:混合综采系统构成、关键设备及混合综采工艺,得出了混合综采面充填段长度与充填高度的关系曲线,优化了混合综采面关键参数,基于数值模拟结果设计己15-31010混合综采面合理充填段和过渡段长度分别为120 m和6 m。工程实践表明,矸石充填与垮落法混合综采技术实现了岩层保护层排矸井下充填的同时兼顾充填工作面产量。 | 殷伟 缪协兴 张吉雄 张强 孙强 | 2016 | 采矿与安全工程学报2016，33，5： | 20 |
| 13 | 矸石充填材料压缩力学特性试验研究显示文摘矸石充填材料的压缩力学特性关系到原生矸石充填开采的充填效果,为全面研究矸石充填材料的压缩力学特性从而提高矸石充填开采的充填效果,在实验室进行了不同粒径、不同级配的矸石压缩力学试验.试验结果表明,连续级配矸石抵抗变形能力最好,不连续级配矸石次之,单粒径矸石抵抗变形能力最弱;当采用不连续级配方案时,细料含量在30%时,矸石充填材料抵抗变形能力最强;当采用连续级配方案时,n=0.4时的矸石充填材料抵抗变形能力最强.在试验基础上,提出了粗料在矸石充填材料抵抗变形的过程中,主要是起到了增加矸石颗粒间相互滑动的摩擦力的作用,而细料(粒径<5 mm)则主要是起到充填矸石颗粒间空隙的作用.因此,为更好地提高矸石充填体抵抗变形的能力,应使矸石颗粒的粗料与细料相配合,从而有效提高原生矸石充填开采的充填效果. | 朱川曲 周泽 李青锋 史应恩 欧懿 | 2015 | 湖南科技大学学报(自然科学版)2015，30，4： | 19 |
| 14 | An improved method to assess the required strength of cemented backfill in underground stopes with an open face显示文摘Backfill is increasingly used in underground mines to reduce the surface impact from the wastes produced by the mining operations. But the main objectives of backfilling are to improve ground stability and reduce ore dilution. To this end, the backfill in a stope must possess a minimum strength to remain self-standing during mining of an adjacent stope. This required strength is often estimated using a solution proposed by Mitchell and co-workers, which was based on a limit equilibrium analysis of a wedge exposed by the open face. In this paper, three dimensional numerical simulations have been performed to assess the behavior of the wedge model. A new limit equilibrium solution is proposed, based on the backfill displacements obtained from the simulations. Comparisons are made between the proposed solution and experimental and numerical modeling results. Compared with the previous solution, a better agreement is obtained between the new solution and experimental results for the required cohesion and factor of safety. For large scale(field) conditions, the results also show that the required strength obtained from the proposed solution corresponds quite well to the simulated backfill response. | Li Li Michel Aubertin | 2014 | International Journal of Mining Science and Technology2014，24，4： | 19 |
| 15 | 废石胶结充填体与砂页岩合理匹配研究显示文摘废石胶结充填是实现矿山深部高效无废开采的最佳途径。为此,采用废石、水泥、黄土等集料配制7组不同配比的胶结充填体;利用RMT-150B岩石力学试验机测试其不同龄期的抗压强度;根据测试结果,建立了废石胶结充填体与围岩匹配的损伤理论模型及其能量耗散方程,将其应用于宝山矿西部2~#矿体的工业性试验采场,分析其匹配特性。研究结果表明:废石胶结充填体的损伤系数与其应变呈指数增长;废石胶结充填体的峰值应力损伤值及其应力比能随黄土含量的增加而增大,随水泥含量的增加而减少;废石胶结充填体与砂页岩的匹配系数随矿体埋深增加而增大,随围岩弹性模量增大而减小;采用D组配比的废石胶结充填体充填宝山矿工业性试验采场,在龄期为3 d时,其与砂页岩的匹配系数大于1,与砂页岩是匹配的,是该矿目前最合适的配比。 | 贺桂成 刘生龙 黄炳香 张志军 丁德馨 | 2017 | 采矿与安全工程学报2017，34，2： | 19 |
| 16 | 基于固体充填材料压实特性的充实率设计研究显示文摘为了实现对固体充填采煤工作面充实率进行科学的设计,在分析充填材料影响充实率原理的基础上,采用充填材料压实特性试验,测试得到了5种充填材料的压实特性,并结合充填液压支架夯实机构对充填材料的夯实作用,提出了基于充填材料压实特性的充实率设计方法,进一步计算得到了关键因素对充实率的影响规律。现场工程应用表明:理论设计充实率为88.9%,与现场实测值基本吻合。 | 李猛 张吉雄 黄艳利 张强 | 2017 | 采矿与安全工程学报2017，34，6： | 16 |
| 17 | 充填采煤液压支架夯实离顶距影响因素研究显示文摘利用Pro/E5.0三维仿真软件构建了3种常用型号固体充填采煤液压支架的实体模型,基于务实离顶距合理性的判定原理,重点分析了支护高度、煤层倾角、顶板提前下沉量及夯实作用次数等因素对夯实离顶距的影响规律.结果表明:各因素对夯实离顶距均有明显影响,其中支护高度最为显著;影响程度各有区别,不同型号支架适应的工程地质条件也各有不同,以六柱正四连杆支架为例:支护高度为最大设计高度60%~85%、煤层倾角近水平、顶板提前下沉量为0、循环夯实6次以上时,夯实离顶距最易保障充填采煤液压支架的充填性能,且该架型支架适应煤层倾角较小、对充实率要求不高、顶板条件较好的充填工作面. | 张强 张吉雄 邰阳 贾红现 李猛 | 2014 | 中国矿业大学学报2014，43，5： | 14 |
| 18 | 固体充填采煤矿压显现规律及机理分析显示文摘针对五沟煤矿邻近工作面垮落法和固体充填法2种不同采场顶板管理方式采煤,基于现场矿压显现实测结果,对比研究了同一地质条件下2种采煤方式工作面矿压显现规律。结果表明:1013垮落法开采工作面初次来压步距28 m,支架支护强度0.6 MPa,支架安全阀开启率为5%~9%,采场应力集中系数为3.76,采场覆岩'三带'特征变化,覆岩裂隙发育高度45 m;而CT101充填工作面,初次来压步距58 m,支架支护强度0.5 MPa,支架安全阀不开启,采场覆岩'两带'变化,覆岩裂隙发育高度10 m左右。在分析两者矿压显现特征的基础上,通过力学分析及数值模拟方法,对不同充实率下采场矿压显现特征、机理进行了研究,对现场实测结果进行了验证。 | 孙强 张吉雄 巨峰 周楠 张强 | 2017 | 采矿与安全工程学报2017，34，2： | 14 |
| 19 | 壁式连采连充保水采煤条件下隔水层与地表变形特征显示文摘针对传统长壁式充填开采存在的充填与开采相互制约,有效充填空间不足等问题,提出了壁式连采连充保水采煤方法。首先将整个开采块段按照长壁系统设计运煤、运料及通风系统。此后,将块段内的采场巷道(宽巷)划分为若干开采阶段,在开采阶段内对采场巷道进行跳采式开采。每条采场巷道开采完毕,然后对其进行充填,直到开采并充填完阶段内的所有采场巷道,再进行下一阶段采场巷道的开采和充填,最终实现保水采煤。采用实验室物理模拟研究壁式连采连充'采充并行'保水采煤条件下的隔水层与地表变形特征,并进行了现场工业性试验。研究结果表明,所有阶段开采充填完毕后,隔水层的水平变形最大值小于2~3mm/m,隔水层仍具有隔水能力,可以实现保水采煤。在块段采出率超过90%的条件下,地表变形指标的最大值均小于国家规定的建筑物Ⅰ级损坏等级指标。 | 马立强 许玉军 张东升 来兴平 黄克军 都海龙 | 2019 | 采矿与安全工程学报2019，36，1： | 13 |
| 20 | Mechanical analysis of roof stability under nonlinear compaction of solid backfill body显示文摘Based on the compaction characteristic test and the nonlinear compaction deformation characteristics of backfill material, this paper applies the theory of nonlinear elastic foundation of thin plate to establish a mechanical model of backfill body and roof in solid dense backfill coal mining. This study critically analyses the deflection equation of the roof by the energy method, derives the conditions of roof breakage and combined with concrete engineering practice analyses, determines roof movement regularity and stability in solid dense backfill mining. Analysis of the engineering practice of the 13,120 backfill panel of Pingmei 12# mine shows the theoretical maximum of roof convergence in backfill mining to be415 mm which is in significant agreement with the measured value. During the advancing process of solid backfill mining at the panel, the maximum tensile stress on the roof is less than its tensile strength which does not satisfy the conditions for roof breakage. Drilling results on the roof and ground pressure monitoring show that the integrity of roof is strong, which is consistent with the theoretical calculations described in this study. The results presented in the study provide a basis for further investigation into strata movement theory in solid dense backfill mining. | Li Meng Zhang Jixiong Liu Zhan Zhao Xu Huang Peng | 2016 | International Journal of Mining Science and Technology2016，26，5： | 13 |
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