固体充填采煤充采质量比设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种固体充填采煤充采质量比设计方法，利用煤炭采出空间与充入的固体充填物料空间体积相等的原理，设计充采质量比等价为设计固体充填物料与原煤的密度比，原煤的密度ρc直接通过现场取样测定，固体充填物料在夯实力σt作用下的密度ρt由实验室试验及数据拟合获取，其获取步骤如下：首先计算固体充填物料压实前的密度ρ0；然后对固体充填物料进行压缩试验，绘制ε-σ曲线，按相关系数R2对曲线进行拟合得到应变ε-应力σ函数关系，再根据质量守恒定律得到固体充填物料密度-应力关系，最后得到充填体在σt压力下的密度ρt，从而设计得到充采质量比。本发明定量地确定了固体充填采煤充填量与采煤量比例关系，其结果可为整个充填工作面充实率设计提供理论依据。
【专利说明】固体充填采煤充采质量比设计方法【技术领域】
[0001]本发明涉及充填采煤技术，特别是固体充填采煤充采质量比的设计方法。
【背景技术】
[0002]固体充填采煤技术作为一种采空区全部充填的采煤方法，利用井下采空区处理煤矸石、粉煤灰等固体废弃物的同时，解放“三下”压煤，既减少煤矿固体废弃物地面排放、解放矿井提升能力，又可以减轻开采沉陷灾害、提高资源回收率，已成为实现煤矿绿色开采的一项关键技术。在固体充填采煤技术中，当煤炭被采出后，固体充填物料通过固体充填物料垂直投放系统输送至井下，然后经井下带式运输机、转载机等运输设备运输至采空区，借助多孔底卸式输送机、充填采煤液压支架、夯实机构等关键充填设备实现采空区的密实充填。在充填过程中，固体充填物料的供应量是决定固体充填采煤充填效果的关键因素之一，如果固体充填物料供应不充分，将严重影响充填体对岩层移动的控制效果。如果能够及时掌握固体充填物料与煤炭采出量的质量比，不仅有助于提高充填效果，而且也可以为整个充填工作面充实率控制提供理论依据。因此，研究一种固体充填采煤充采质量比设计方法已成为实施固体充填采煤技术不可否缺的研究手段与研究方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种方法简单、准确、可靠的固体充填采煤充采质量比设计方法。
[0004]为了解决上述技术难题，本发明所提供的固体充填采煤充采质量比设计方法，其特征是利用煤炭采出空间与充入的固体充填物料空间体积相等的原理，设计充采质量比等价来设计固体充填物料的密度与原煤的密度比，其设计如下:
[0005]充采质量比e为在夯实力σ t作用下的固体充填物料密度P t与原煤的密度P c之比，即:
【权利要求】
1.一种固体充填采煤充采质量比设计方法，其特征是利用煤炭采出空间与充入的固体充填物料空间体积相等的原理，设计充采质量比等价来设计固体充填物料的密度与原煤的密度比，其设计如下: 充采质量比e为在夯实力Ot作用下的固体充填物料密度Pt与原煤的密度P。之比，即:
2.根据权利要求1所述的一种固体充填采煤充采质量比设计方法，其特征在于:所述的应变-应力关系拟合要求相关系数R2不低于0.95。
3.根据权利要求1所述的一种固体充填采煤充采质量比设计方法，其特征在于:所述的夯实机构的夯实力σ t范围为1.5~2.5MPa。
【文档编号】E21F15/00GK103510984SQ201310504255
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】张吉雄, 张强, 李猛, 姜海强, 高瑞, 刘仕伟 申请人:中国矿业大学