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留的煤柱數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，經由孔洞進行高壓注漿操作，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。覆巖隔離注漿充填主要應用于建筑物下采煤領域，該技術適用于常規長壁綜采工作面，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
技術領域
[0001]本發明涉及礦區減沉領域，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】
[0002]建筑物下壓煤是困擾我國煤礦的重大技術難題之一，在東部礦區尤為突出，以地處華東礦區的淮北礦業集團為例，現有壓煤村莊300余處，村莊壓煤量占總儲量的47%，部分礦井高達80%，每年征迀費用高達8-10億元。近些年來，充填采煤技術的發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充填開采技術，以及部分充填采煤技術。在煤礦充填開采技術發展過程中，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是部分充填技術的重要組成部分。
【發明內容】
[0003]本發明主要解決的技術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]本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為:
[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:通過當前煤礦的采礦設備、煤層地質條件以及通風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為工作面通風能力所允許的工作面長度；
[0010]V為工作面內允許的最大風速;M為工作面采高；S為工作面最小控頂距;Cf為風流收縮系數，可取0.9-0.95; qb為晝夜產一噸煤所需風量;B為采煤機截深;P為煤層生產率;N為每日割煤刀數；
[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留的煤柱數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，經由孔洞進行高壓注漿操作，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，通過壓實支撐區與煤柱聯合支撐覆巖層的結構嗎，達到地面減沉的目的。
[0015]進一步地，所述步驟a中的采礦設備為采煤機與刮板輸送機。
[0016]本發明的有益效果為:
[0017]1.與傳統離層區注漿充填相比，該技術通過實施“隔離”與改進注漿充填工藝進行了機理與技術2個方面的改進。在沉陷控制機理上，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和所留設的隔離煤柱共同發揮作用；加之工藝方面的改進，使得注采比(覆巖內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40%以上)，為形成壓實區提供了可能。因此，在合理設計工作面采寬與隔離煤柱，并嚴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，實現不迀村采煤。
[0018]2.覆巖隔離注漿充填主要應用于建筑物下采煤領域，該技術適用于常規長壁綜采工作面，單工作面采寬可布置為150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系數可控制在
0.10-0.15ο
[0019]3.與傳統條帶開采相比，覆巖隔離注漿充填采技術的工作面寬度和采出率明顯增大，能實現長壁高效開采。與井下充填開采技術相比，覆巖隔離注漿充填采煤技術的充填系統相對簡單、建設周期短;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:通過當前煤礦的采礦設備、煤層地質條件以及通風能力確定回采工作面長度;采礦設備為采煤機與刮板輸送機；
[0022]b.校驗回采工作面長度:通過公式:
[0023]L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L為工作面通風能力所允許的工作面長度；
[0024]V為工作面內允許的最大風速;M為工作面采高；S為工作面最小控頂距;Cf為風流收縮系數，可取0.9-0.95; qb為晝夜產一噸煤所需風量;B為采煤機截深;P為煤層生產率;N為每日割煤刀數；
[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留的煤柱數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，經由孔洞進行高壓注漿操作，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，通過壓實支撐區與煤柱聯合支撐覆巖層的結構嗎，達到地面減沉的目的。
[0029]與傳統離層區注漿充填相比，該技術通過實施“隔離”與改進注漿充填工藝進行了機理與技術2個方面的改進。在沉陷控制機理上，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和所留設的隔離煤柱共同發揮作用；加之工藝方面的改進，使得注采比(覆巖內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40%以上)，為形成壓實區提供了可能。因此，在合理設計工作面采寬與隔離煤柱，并嚴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，實現不迀村采煤。
[0030]覆巖隔離注漿充填主要應用于建筑物下采煤領域，該技術適用于常規長壁綜采工作面，單工作面采寬可布置為150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系數可控制在
0.10-0.15ο
[0031]與傳統條帶開采相比，覆巖隔離注漿充填采技術的工作面寬度和采出率明顯增大，能實現長壁高效開采。與井下充填開采技術相比，覆巖隔離注漿充填采煤技術的充填系統相對簡單、建設周期短;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的采煤效率低和成本高的2大難題。
【主權項】
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:通過當前煤礦的采礦設備、煤層地質條件以及通風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為工作面通風能力所允許的工作面長度； V為工作面內允許的最大風速;M為工作面采高;S為工作面最小控頂距;Cf為風流收縮系數，可取0.9-0.95; qb為晝夜產一噸煤所需風量;B為采煤機截深;P為煤層生產率;N為每日割煤刀數； 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留的煤柱數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，經由孔洞進行高壓注漿操作，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，通過壓實支撐區與煤柱聯合支撐覆巖層的結構嗎，達到地面減沉的目的。2.根據權利要求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中的采礦設備為采煤機與刮板輸送機。
【文檔編號】E21C41/18GK105822305SQ201610150883
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】葉禮明, 李泉, 宋毅鑫, 束學照, 陳家祥, 吳建國
【申請人】淮北礦業（集團）勘探工程有限責任公司