基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法

本发明属于煤矿开采领域，具体涉及基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法。

背景技术：

1、煤及其上下的岩体为沉积岩，皆呈现为层状，煤的硬度一般都在3以下，低于周围的岩层。根据煤及其上下岩体的层状特征，综合煤的硬度，煤适合采用大型机械化开采，而一般的金属矿床受其产状以及硬度大影响，多采用爆破开采工艺。

2、地质侵入体一般是火成岩侵入沉积岩形成，常见的为火成岩穿多层沉积岩，火成岩的岩体硬度远大于煤。煤的机械化开采方式一般是采用滚筒采煤机，在配合液压支架与刮板输送机进行开采，滚筒采煤机的滚筒上安装有截齿。截齿在破煤时易于磨损，难于破岩，更是无法破碎火成岩这种地质侵入体。

3、因此当工作面中有地质侵入体时多采用跳采方案，但是跳采时需要对工作面进行搬家，即需要重新开切眼搬移液压支架等回采设备，跳采搬家周期长且浪费煤炭资源，现有技术也有地质侵入体的处置方式，以使工作面直接推过地质侵入体，但是其处置方式效率低，且安全性不足。

技术实现思路

1、针对现有工作面过地质侵入体效率低，安全性不足的问题，本发明将煤层范围内以及垮落带范围内的地质侵入体预先爆破清除，然后采用膏体充填清除后的爆破空区，工作面可安全直接推过原地质侵入体区，具体的，本发明提出的基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，包括如下步骤：

2、s1，自轨道巷向地质侵入体施工清除巷；

3、s2，向煤层范围以及垮落带范围的地质侵入体施工爆破钻孔，爆破后清除碎渣；

4、s3，自爆破空区向导水裂隙带范围的地质侵入体施工水力压裂钻孔，通过水力压裂将导水裂隙带范围的地质侵入体进行分层压裂，分层位置、倾角与周围岩层对应；

5、s4，将煤层范围内的爆破空区充填上膏体充填材料形成第一充填体；

6、s5，自清除巷向垮落带范围的爆破空区施工充填钻孔，自下而上分层充填垮落带爆破空区，形成第二充填体，分层位置、倾角与周围岩层对应；将清除巷内充填上膏体充填材料形成第一充填体；

7、s6，工作面回采，并确定直接顶周期破断位置；判断地质侵入体是否位于相邻的周期破断位置之间，若是则工作面正常推过充填后的地质侵入体位置，若否则通过人工干预直接顶的破断位置，使得地质侵入体位于调整后周期破断位置之间。

8、优选的，步骤s2中，自清除巷向煤层范围内的地质侵入体施工爆破钻孔，然后通过爆破钻孔爆破煤层范围内的地质侵入体，爆破后清除碎渣；随后自爆破空区向垮落带范围的地质侵入体施工爆破钻孔，通过爆破钻孔爆破垮落带范围内的地质侵入体，爆破后清除碎渣。

9、优选的，步骤s4、s5中，第一充填体的抗压强度与周围煤层相同。

10、优选的，步骤s5中，每层第二充填体的抗压强度与周围岩层对应。

11、优选的，步骤s5中，每层第二充填体的与周围岩层通过连接钢筋连接。

12、本发明的关键手段与有益效果为：1.本发明根据岩层的破断与垮落特征进行地质侵入体处理，处理范围限定在煤层范围、垮落带范围和导水裂隙带范围的地质侵入体，对于煤层范围、垮落带范围的地质侵入体采用清除后充填的技术方案，使得煤层开采至地质侵入体位置后，垮落带正常垮落，垮落带内破碎的岩块能够对上部岩层形成支撑；同时对导水裂隙带内的地质侵入体进行分层处理，使其与周围的岩层形成同步的破断与下沉，避免整个地质侵入体一同垮落。

13、2.本发明人工干预直接顶的周期破断位置，避免地质侵入体在周期破断位置处，防止不利于控制地质异常体的垮落。

技术特征：

1.基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，其特征在于，步骤s2中，自清除巷向煤层范围内的地质侵入体施工爆破钻孔，然后通过爆破钻孔爆破煤层范围内的地质侵入体，爆破后清除碎渣；随后自爆破空区向垮落带范围的地质侵入体施工爆破钻孔，通过爆破钻孔爆破垮落带范围内的地质侵入体，爆破后清除碎渣。

3.根据权利要求1或2所述的基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，其特征在于，步骤s4、s5中，第一充填体的抗压强度与周围煤层相同。

4.根据权利要求1或2所述的基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，其特征在于，步骤s5中，每层第二充填体的抗压强度与周围岩层对应。

5.根据权利要求1或2所述的基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法，其特征在于，步骤s5中，每层第二充填体的与周围岩层通过连接钢筋连接。

技术总结
本发明属于煤矿开采领域，具体涉及基于膏体充填的工作面过地质侵入体方法。包括施工清除巷；清除煤层范围以及垮落带范围的地质侵入体；将导水裂隙带范围的地质侵入体进行分层压裂；对煤层范围以及垮落带范围的爆破空区、清除巷进行膏体充填；工作面回采时使地质侵入体位于周期破断位置之间。本发明在开采至地质侵入体位置后，垮落带正常垮落，导水裂隙带内的地质侵入体与周围的岩层形成同步的破断与下沉，垮落带内破碎的岩块能够对上部岩层形成支撑；同时通过人工干预直接顶的周期破断位置，避免地质侵入体在周期破断位置处。综合上述手段可以使工作面安全推过地质侵入体。

技术研发人员：刘佳维,张博,卢威,李亚宾,罗琼,杨永星,牛晓葱,耿文彬
受保护的技术使用者：河南城建学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29