一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法
【專利摘要】一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法，方法步驟如下：a.測量回采工作面長度；b.校驗回采工作面長度：通過公式：L＝60vMSCf/(qbBPN)；c.得到用于維持覆巖層承載所需預(yù)留的煤柱數(shù)量以及各煤柱之間間隔距離；d.得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱進(jìn)行鉆孔操作，孔洞底部位于所述覆巖層與煤柱頂部之間；e.通過步驟d中得到的孔洞，經(jīng)由孔洞進(jìn)行高壓注漿操作，在煤柱上方形成填充層，通過填充層的擠壓在煤柱上方得到壓實支撐區(qū)。覆巖隔離注漿充填主要應(yīng)用于建筑物下采煤領(lǐng)域，該技術(shù)適用于常規(guī)長壁綜采工作面，單工作面采寬可布置為150?200m，煤炭采出率大于80％，地表下沉系數(shù)可控制在0.10?0.15。
【專利說明】
一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及礦區(qū)減沉領(lǐng)域，尤其是一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑物下壓煤是困擾我國煤礦的重大技術(shù)難題之一，在東部礦區(qū)尤為突出，以地處華東礦區(qū)的淮北礦業(yè)集團(tuán)為例，現(xiàn)有壓煤村莊300余處，村莊壓煤量占總儲量的47%，部分礦井高達(dá)80%，每年征迀費(fèi)用高達(dá)8-10億元。近些年來，充填采煤技術(shù)的發(fā)展一定程度上對這一問題起到了緩解作用，形成了如固體、膏體、高水材料等多種采空區(qū)充填開采技術(shù)，以及部分充填采煤技術(shù)。在煤礦充填開采技術(shù)發(fā)展過程中，提高充填采煤效率、降低充填成本始終是其研究主題之一，部分充填采煤技術(shù)有望成為解決該問題的有效途徑。覆巖隔離注漿充填不迀村采煤技術(shù)是部分充填技術(shù)的重要組成部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:
[0005]—種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法，
[0006]所述方法步驟如下:
[0007]a.測量回采工作面長度:通過當(dāng)前煤礦的采礦設(shè)備、煤層地質(zhì)條件以及通風(fēng)能力確定回采工作面長度；
[0008]b.校驗回采工作面長度:通過公式:
[0009]L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L為工作面通風(fēng)能力所允許的工作面長度；
[0010]V為工作面內(nèi)允許的最大風(fēng)速;M為工作面采高；S為工作面最小控頂距;Cf為風(fēng)流收縮系數(shù)，可取0.9-0.95; qb為晝夜產(chǎn)一噸煤所需風(fēng)量;B為采煤機(jī)截深;P為煤層生產(chǎn)率;N為每日割煤刀數(shù)；
[0011]若步驟a中得到的回采工作面長度可通過步驟b中的公式校驗，則采取步驟a中得到的回踩工作面長度;若步驟a中得到的回采工作面長度不可通過步驟b中的公式校驗，則重復(fù)步驟a;
[0012]c.通過步驟b校驗后的回采工作面長度，得到用于維持覆巖層承載所需預(yù)留的煤柱數(shù)量以及各煤柱之間間隔距離；
[0013]d.通過步驟c中得到的煤柱數(shù)量與檢測距離，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱進(jìn)行鉆孔操作，孔洞底部位于所述覆巖層與煤柱頂部之間；
[0014]e.通過步驟d中得到的孔洞，經(jīng)由孔洞進(jìn)行高壓注漿操作，在煤柱上方形成填充層，通過填充層的擠壓在煤柱上方得到壓實支撐區(qū)，通過壓實支撐區(qū)與煤柱聯(lián)合支撐覆巖層的結(jié)構(gòu)嗎，達(dá)到地面減沉的目的。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟a中的采礦設(shè)備為采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017]1.與傳統(tǒng)離層區(qū)注漿充填相比，該技術(shù)通過實施“隔離”與改進(jìn)注漿充填工藝進(jìn)行了機(jī)理與技術(shù)2個方面的改進(jìn)。在沉陷控制機(jī)理上，不再單靠注漿充填體的減沉作用，利用注漿充填后形成的壓實區(qū)和所留設(shè)的隔離煤柱共同發(fā)揮作用；加之工藝方面的改進(jìn)，使得注采比(覆巖內(nèi)充填的壓實粉煤灰體積占采出體積的百分比)得到了大幅提高(可達(dá)40%以上)，為形成壓實區(qū)提供了可能。因此，在合理設(shè)計工作面采寬與隔離煤柱，并嚴(yán)格控制注采比的條件下，覆巖隔離注漿充填能夠有效減小地表下沉，實現(xiàn)不迀村采煤。
[0018]2.覆巖隔離注漿充填主要應(yīng)用于建筑物下采煤領(lǐng)域，該技術(shù)適用于常規(guī)長壁綜采工作面，單工作面采寬可布置為150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系數(shù)可控制在
0.10-0.15ο
[0019]3.與傳統(tǒng)條帶開采相比，覆巖隔離注漿充填采技術(shù)的工作面寬度和采出率明顯增大，能實現(xiàn)長壁高效開采。與井下充填開采技術(shù)相比，覆巖隔離注漿充填采煤技術(shù)的充填系統(tǒng)相對簡單、建設(shè)周期短;無需改變原有采煤工藝和新增專用充填支架;采煤與充填相互干擾少，充填采煤效率高，充填成本低，一定程度上克服了井下充填開采技術(shù)的采煤效率低和成本高的2大難題。
【具體實施方式】
[0020]一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法，方法步驟如下:
[0021]a.測量回采工作面長度:通過當(dāng)前煤礦的采礦設(shè)備、煤層地質(zhì)條件以及通風(fēng)能力確定回采工作面長度;采礦設(shè)備為采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)；
[0022]b.校驗回采工作面長度:通過公式:
[0023]L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L為工作面通風(fēng)能力所允許的工作面長度；
[0024]V為工作面內(nèi)允許的最大風(fēng)速;M為工作面采高；S為工作面最小控頂距;Cf為風(fēng)流收縮系數(shù)，可取0.9-0.95; qb為晝夜產(chǎn)一噸煤所需風(fēng)量;B為采煤機(jī)截深;P為煤層生產(chǎn)率;N為每日割煤刀數(shù)；
[0025]若步驟a中得到的回采工作面長度可通過步驟b中的公式校驗，則采取步驟a中得到的回踩工作面長度;若步驟a中得到的回采工作面長度不可通過步驟b中的公式校驗，則重復(fù)步驟a;
[0026]c.通過步驟b校驗后的回采工作面長度，得到用于維持覆巖層承載所需預(yù)留的煤柱數(shù)量以及各煤柱之間間隔距離；
[0027]d.通過步驟c中得到的煤柱數(shù)量與檢測距離，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱進(jìn)行鉆孔操作，孔洞底部位于所述覆巖層與煤柱頂部之間；
[0028]e.通過步驟d中得到的孔洞，經(jīng)由孔洞進(jìn)行高壓注漿操作，在煤柱上方形成填充層，通過填充層的擠壓在煤柱上方得到壓實支撐區(qū)，通過壓實支撐區(qū)與煤柱聯(lián)合支撐覆巖層的結(jié)構(gòu)嗎，達(dá)到地面減沉的目的。
[0029]與傳統(tǒng)離層區(qū)注漿充填相比，該技術(shù)通過實施“隔離”與改進(jìn)注漿充填工藝進(jìn)行了機(jī)理與技術(shù)2個方面的改進(jìn)。在沉陷控制機(jī)理上，不再單靠注漿充填體的減沉作用，利用注漿充填后形成的壓實區(qū)和所留設(shè)的隔離煤柱共同發(fā)揮作用；加之工藝方面的改進(jìn)，使得注采比(覆巖內(nèi)充填的壓實粉煤灰體積占采出體積的百分比)得到了大幅提高(可達(dá)40%以上)，為形成壓實區(qū)提供了可能。因此，在合理設(shè)計工作面采寬與隔離煤柱，并嚴(yán)格控制注采比的條件下，覆巖隔離注漿充填能夠有效減小地表下沉，實現(xiàn)不迀村采煤。
[0030]覆巖隔離注漿充填主要應(yīng)用于建筑物下采煤領(lǐng)域，該技術(shù)適用于常規(guī)長壁綜采工作面，單工作面采寬可布置為150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系數(shù)可控制在
0.10-0.15ο
[0031]與傳統(tǒng)條帶開采相比，覆巖隔離注漿充填采技術(shù)的工作面寬度和采出率明顯增大，能實現(xiàn)長壁高效開采。與井下充填開采技術(shù)相比，覆巖隔離注漿充填采煤技術(shù)的充填系統(tǒng)相對簡單、建設(shè)周期短;無需改變原有采煤工藝和新增專用充填支架;采煤與充填相互干擾少，充填采煤效率高，充填成本低，一定程度上克服了井下充填開采技術(shù)的采煤效率低和成本高的2大難題。
【主權(quán)項】
1.一種用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法，其特征在于: 所述方法步驟如下: a.測量回采工作面長度:通過當(dāng)前煤礦的采礦設(shè)備、煤層地質(zhì)條件以及通風(fēng)能力確定回采工作面長度； b.校驗回采工作面長度:通過公式: L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L為工作面通風(fēng)能力所允許的工作面長度； V為工作面內(nèi)允許的最大風(fēng)速;M為工作面采高;S為工作面最小控頂距;Cf為風(fēng)流收縮系數(shù)，可取0.9-0.95; qb為晝夜產(chǎn)一噸煤所需風(fēng)量;B為采煤機(jī)截深;P為煤層生產(chǎn)率;N為每日割煤刀數(shù)； 若步驟a中得到的回采工作面長度可通過步驟b中的公式校驗，則采取步驟a中得到的回踩工作面長度;若步驟a中得到的回采工作面長度不可通過步驟b中的公式校驗，則重復(fù)步驟a; c.通過步驟b校驗后的回采工作面長度，得到用于維持覆巖層承載所需預(yù)留的煤柱數(shù)量以及各煤柱之間間隔距離； d.通過步驟c中得到的煤柱數(shù)量與檢測距離，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱進(jìn)行鉆孔操作，孔洞底部位于所述覆巖層與煤柱頂部之間； e.通過步驟d中得到的孔洞，經(jīng)由孔洞進(jìn)行高壓注漿操作，在煤柱上方形成填充層，通過填充層的擠壓在煤柱上方得到壓實支撐區(qū)，通過壓實支撐區(qū)與煤柱聯(lián)合支撐覆巖層的結(jié)構(gòu)嗎，達(dá)到地面減沉的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦開采的覆巖隔離柱將充填減沉方法，其特征在于:所述步驟a中的采礦設(shè)備為采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)。
【文檔編號】E21C41/18GK105822305SQ201610150883
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】葉禮明, 李泉, 宋毅鑫, 束學(xué)照, 陳家祥, 吳建國
【申請人】淮北礦業(yè)（集團(tuán)）勘探工程有限責(zé)任公司