一种充填减损采煤方法与流程

本发明属于煤炭开采，具体涉及一种充填减损采煤方法。

背景技术：

1、为了防止由于采煤导致的地面坍塌的现象，通常在煤层开采中，留设煤柱或区段，同时对采场覆岩关键层下方的覆岩离层进行注浆，其中，煤柱可以回采或者保留，具体步骤如下：通过勘探资料确定采场覆岩关键层；确定合理的回采工作面倾斜长度；间隔一个区段，进行分区跳采，先开采煤柱两侧的区段；在两区段工作面推采的同时，平行作业，不留煤柱，在其工作面靠近煤柱一侧的顺槽内沿煤壁构筑预置充填带；一三区段开采完毕并离层注浆3至6个月之后，回采中间区段。

2、然而，以上方法采用分区跳采的开采方法，一三区段开采完毕并离层注浆3至6个月之后，回采中间区段，需要进行多次工作面设备的搬迁，影响工作面生产效率，而且回采需要等待3到6个月岩层完全下沉稳定时进行，影响煤炭的开采效率。另外，如果不回采煤柱，将导致煤炭采出率低。

3、现在亟须一种充填减损采煤方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何在确保煤层采出率高的同时，提高煤炭的开采效率。

2、针对上述问题，本发明提供了一种充填减损采煤方法。

3、第一方面，本发明提供了一种充填减损采煤方法，包括以下步骤：

4、确定地表损伤控制层；

5、根据所述地表损伤控制层的相关参数计算采煤工作面的推进距离；

6、在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填。

7、根据本发明的实施例，优选地，在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，包括：

8、在采煤工作面首次推进所述推进距离时，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填。

9、根据本发明的实施例，优选地，所述地表损伤控制层的相关参数包括地表损伤控制层的安全跨距，在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，包括：

10、在采煤工作面首次推进所述推进距离之后，每当采煤工作面推进预设距离时，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行一次注浆充填，其中，所述预设距离小于地表损伤控制层的安全跨距。

11、根据本发明的实施例，优选地，所述预设距离为地表损伤控制层的安全跨距的一半。

12、根据本发明的实施例，优选地，所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置包括：

13、在采煤工作面首次推进所述推进距离时，所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置为所述推进距离的中点；

14、在采煤工作面首次推进所述推进距离之后，每当采煤工作面推进预设距离时时，所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置为所述推进距离的中点向前移动预设距离的位置。

15、根据本发明的实施例，优选地，根据所述地表损伤控制层的相关参数计算采煤工作面的推进距离，包括：

16、根据所述地表损伤控制层的相关参数计算地表损伤控制层的极限跨距；

17、根据所述地表损伤控制层的极限跨距确定地表损伤控制层的安全跨距；

18、基于所述地表损伤控制层的安全跨距，计算采煤工作面的推进距离。

19、根据本发明的实施例，优选地，通过以下表达式，根据所述地表损伤控制层的相关参数计算地表损伤控制层的极限跨距：

20、

21、其中，l为地表损伤控制层的极限跨距，h为地表损伤控制层的厚度，rt为地表损伤控制层的抗拉强度，q为地表损伤控制层上方的载荷。

22、根据本发明的实施例，优选地，通过以下表达式，根据所述地表损伤控制层的极限跨距确定地表损伤控制层的安全跨距：

23、l0＝ηl

24、其中，l0为地表损伤控制层的安全跨距，l为地表损伤控制层的极限跨距，η为安全系数。

25、根据本发明的实施例，优选地，通过以下表达式，基于所述地表损伤控制层的安全跨距，计算采煤工作面的推进距离：

26、d＝2hcotφ+l0

27、其中，d为采煤工作面的推进距离，l0为地表损伤控制层的安全跨距，h为地表损伤控制层距煤层的距离，为岩层的平均破断角。

28、根据本发明的实施例，优选地，确定地表损伤控制层，包括：

29、根据开采区域地质勘探资料，由下往上确定覆岩中的坚硬岩层位置、厚度及相关物理力学参数；

30、根据坚硬岩层位置、厚度及相关物理力学参数计算各坚硬岩层的破断距；

31、对各坚硬岩层的破断距进行比较，确定地表损伤控制层。

32、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

33、应用本申请的充填减损采煤方法，确定地表损伤控制层；根据所述地表损伤控制层的相关参数计算采煤工作面的推进距离；在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，能够随着工作面的推进对离层区域进行实时的注浆填充，省去煤柱的留设，实现确保煤炭采出率的同时，提高煤炭开采效率。

34、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种充填减损采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的充填减损采煤方法，其特征在于，在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，包括：

3.根据权利要求2所述的充填减损采煤方法，其特征在于，所述地表损伤控制层的相关参数包括地表损伤控制层的安全跨距，在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，包括：

4.根据权利要求3所述的充填减损采煤方法，其特征在于，所述预设距离为地表损伤控制层的安全跨距的一半。

5.根据权利要求3所述的充填减损采煤方法，其特征在于，所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置包括：

6.根据权利要求1所述的充填减损采煤方法，其特征在于，根据所述地表损伤控制层的相关参数计算采煤工作面的推进距离，包括：

7.根据权利要求6所述的充填减损采煤方法，其特征在于，通过以下表达式，根据所述地表损伤控制层的相关参数计算地表损伤控制层的极限跨距：

8.根据权利要求6所述的充填减损采煤方法，其特征在于，通过以下表达式，根据所述地表损伤控制层的极限跨距确定地表损伤控制层的安全跨距：

9.根据权利要求6所述的充填减损采煤方法，其特征在于，通过以下表达式，基于所述地表损伤控制层的安全跨距，计算采煤工作面的推进距离：

10.根据权利要求1所述的充填减损采煤方法，其特征在于，确定地表损伤控制层，包括：

技术总结
本发明公开了一种充填减损采煤方法，该方法包括：确定地表损伤控制层；根据所述地表损伤控制层的相关参数计算采煤工作面的推进距离；在采煤工作面推进时，按照所述采煤工作面的推进距离以及所述地表损伤控制层的相关参数，对所述地表损伤控制层下方离层区域的注浆位置进行注浆充填，能够随着工作面的推进对离层区域进行实时的注浆填充，省去煤柱的留设，实现确保煤层采出率的同时，提高煤炭开采效率。

技术研发人员：李全生,徐祝贺,张凯,赵勇强,杨英明,贺安民
受保护的技术使用者：神华神东煤炭集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15