一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法
【专利摘要】一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法，方法步骤如下：a.测量回采工作面长度；b.校验回采工作面长度：通过公式：L＝60vMSCf/(qbBPN)；c.得到用于维持覆岩层承载所需预留的煤柱数量以及各煤柱之间间隔距离；d.得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱进行钻孔操作，孔洞底部位于所述覆岩层与煤柱顶部之间；e.通过步骤d中得到的孔洞，经由孔洞进行高压注浆操作，在煤柱上方形成填充层，通过填充层的挤压在煤柱上方得到压实支撑区。覆岩隔离注浆充填主要应用于建筑物下采煤领域，该技术适用于常规长壁综采工作面，单工作面采宽可布置为150?200m，煤炭采出率大于80％，地表下沉系数可控制在0.10?0.15。
【专利说明】
一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法
技术领域
[0001]本发明涉及矿区减沉领域，尤其是一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法。
【背景技术】
[0002]建筑物下压煤是困扰我国煤矿的重大技术难题之一，在东部矿区尤为突出，以地处华东矿区的淮北矿业集团为例，现有压煤村庄300余处，村庄压煤量占总储量的47%，部分矿井高达80%，每年征迀费用高达8-10亿元。近些年来，充填采煤技术的发展一定程度上对这一问题起到了缓解作用，形成了如固体、膏体、高水材料等多种采空区充填开采技术，以及部分充填采煤技术。在煤矿充填开采技术发展过程中，提高充填采煤效率、降低充填成本始终是其研究主题之一，部分充填采煤技术有望成为解决该问题的有效途径。覆岩隔离注浆充填不迀村采煤技术是部分充填技术的重要组成部分。
【发明内容】
[0003]本发明主要解决的技术问题在于提供一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为:
[0005]—种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法，
[0006]所述方法步骤如下:
[0007]a.测量回采工作面长度:通过当前煤矿的采矿设备、煤层地质条件以及通风能力确定回采工作面长度；
[0008]b.校验回采工作面长度:通过公式:
[0009]L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L为工作面通风能力所允许的工作面长度；
[0010]V为工作面内允许的最大风速;M为工作面采高；S为工作面最小控顶距;Cf为风流收缩系数，可取0.9-0.95; qb为昼夜产一吨煤所需风量;B为采煤机截深;P为煤层生产率;N为每日割煤刀数；
[0011]若步骤a中得到的回采工作面长度可通过步骤b中的公式校验，则采取步骤a中得到的回踩工作面长度;若步骤a中得到的回采工作面长度不可通过步骤b中的公式校验，则重复步骤a;
[0012]c.通过步骤b校验后的回采工作面长度，得到用于维持覆岩层承载所需预留的煤柱数量以及各煤柱之间间隔距离；
[0013]d.通过步骤c中得到的煤柱数量与检测距离，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱进行钻孔操作，孔洞底部位于所述覆岩层与煤柱顶部之间；
[0014]e.通过步骤d中得到的孔洞，经由孔洞进行高压注浆操作，在煤柱上方形成填充层，通过填充层的挤压在煤柱上方得到压实支撑区，通过压实支撑区与煤柱联合支撑覆岩层的结构吗，达到地面减沉的目的。
[0015]进一步地，所述步骤a中的采矿设备为采煤机与刮板输送机。
[0016]本发明的有益效果为:
[0017]1.与传统离层区注浆充填相比，该技术通过实施“隔离”与改进注浆充填工艺进行了机理与技术2个方面的改进。在沉陷控制机理上，不再单靠注浆充填体的减沉作用，利用注浆充填后形成的压实区和所留设的隔离煤柱共同发挥作用；加之工艺方面的改进，使得注采比(覆岩内充填的压实粉煤灰体积占采出体积的百分比)得到了大幅提高(可达40%以上)，为形成压实区提供了可能。因此，在合理设计工作面采宽与隔离煤柱，并严格控制注采比的条件下，覆岩隔离注浆充填能够有效减小地表下沉，实现不迀村采煤。
[0018]2.覆岩隔离注浆充填主要应用于建筑物下采煤领域，该技术适用于常规长壁综采工作面，单工作面采宽可布置为150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系数可控制在
0.10-0.15ο
[0019]3.与传统条带开采相比，覆岩隔离注浆充填采技术的工作面宽度和采出率明显增大，能实现长壁高效开采。与井下充填开采技术相比，覆岩隔离注浆充填采煤技术的充填系统相对简单、建设周期短;无需改变原有采煤工艺和新增专用充填支架;采煤与充填相互干扰少，充填采煤效率高，充填成本低，一定程度上克服了井下充填开采技术的采煤效率低和成本高的2大难题。
【具体实施方式】
[0020]一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法，方法步骤如下:
[0021]a.测量回采工作面长度:通过当前煤矿的采矿设备、煤层地质条件以及通风能力确定回采工作面长度;采矿设备为采煤机与刮板输送机；
[0022]b.校验回采工作面长度:通过公式:
[0023]L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L为工作面通风能力所允许的工作面长度；
[0024]V为工作面内允许的最大风速;M为工作面采高；S为工作面最小控顶距;Cf为风流收缩系数，可取0.9-0.95; qb为昼夜产一吨煤所需风量;B为采煤机截深;P为煤层生产率;N为每日割煤刀数；
[0025]若步骤a中得到的回采工作面长度可通过步骤b中的公式校验，则采取步骤a中得到的回踩工作面长度;若步骤a中得到的回采工作面长度不可通过步骤b中的公式校验，则重复步骤a;
[0026]c.通过步骤b校验后的回采工作面长度，得到用于维持覆岩层承载所需预留的煤柱数量以及各煤柱之间间隔距离；
[0027]d.通过步骤c中得到的煤柱数量与检测距离，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱进行钻孔操作，孔洞底部位于所述覆岩层与煤柱顶部之间；
[0028]e.通过步骤d中得到的孔洞，经由孔洞进行高压注浆操作，在煤柱上方形成填充层，通过填充层的挤压在煤柱上方得到压实支撑区，通过压实支撑区与煤柱联合支撑覆岩层的结构吗，达到地面减沉的目的。
[0029]与传统离层区注浆充填相比，该技术通过实施“隔离”与改进注浆充填工艺进行了机理与技术2个方面的改进。在沉陷控制机理上，不再单靠注浆充填体的减沉作用，利用注浆充填后形成的压实区和所留设的隔离煤柱共同发挥作用；加之工艺方面的改进，使得注采比(覆岩内充填的压实粉煤灰体积占采出体积的百分比)得到了大幅提高(可达40%以上)，为形成压实区提供了可能。因此，在合理设计工作面采宽与隔离煤柱，并严格控制注采比的条件下，覆岩隔离注浆充填能够有效减小地表下沉，实现不迀村采煤。
[0030]覆岩隔离注浆充填主要应用于建筑物下采煤领域，该技术适用于常规长壁综采工作面，单工作面采宽可布置为150-200m，煤炭采出率大于80%，地表下沉系数可控制在
0.10-0.15ο
[0031]与传统条带开采相比，覆岩隔离注浆充填采技术的工作面宽度和采出率明显增大，能实现长壁高效开采。与井下充填开采技术相比，覆岩隔离注浆充填采煤技术的充填系统相对简单、建设周期短;无需改变原有采煤工艺和新增专用充填支架;采煤与充填相互干扰少，充填采煤效率高，充填成本低，一定程度上克服了井下充填开采技术的采煤效率低和成本高的2大难题。
【主权项】
1.一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法，其特征在于: 所述方法步骤如下: a.测量回采工作面长度:通过当前煤矿的采矿设备、煤层地质条件以及通风能力确定回采工作面长度； b.校验回采工作面长度:通过公式: L = 60vMSCf/(qbBPN)，其中:L为工作面通风能力所允许的工作面长度； V为工作面内允许的最大风速;M为工作面采高;S为工作面最小控顶距;Cf为风流收缩系数，可取0.9-0.95; qb为昼夜产一吨煤所需风量;B为采煤机截深;P为煤层生产率;N为每日割煤刀数； 若步骤a中得到的回采工作面长度可通过步骤b中的公式校验，则采取步骤a中得到的回踩工作面长度;若步骤a中得到的回采工作面长度不可通过步骤b中的公式校验，则重复步骤a; c.通过步骤b校验后的回采工作面长度，得到用于维持覆岩层承载所需预留的煤柱数量以及各煤柱之间间隔距离； d.通过步骤c中得到的煤柱数量与检测距离，得到各煤柱位置，由煤柱上方的地面向煤柱进行钻孔操作，孔洞底部位于所述覆岩层与煤柱顶部之间； e.通过步骤d中得到的孔洞，经由孔洞进行高压注浆操作，在煤柱上方形成填充层，通过填充层的挤压在煤柱上方得到压实支撑区，通过压实支撑区与煤柱联合支撑覆岩层的结构吗，达到地面减沉的目的。2.根据权利要求1所述的用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法，其特征在于:所述步骤a中的采矿设备为采煤机与刮板输送机。
【文档编号】E21C41/18GK105822305SQ201610150883
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】叶礼明, 李泉, 宋毅鑫, 束学照, 陈家祥, 吴建国
【申请人】淮北矿业（集团）勘探工程有限责任公司