基于地表沉陷控制要求的采煤-充填工作面布局方法技术

本发明专利技术属于煤炭开采领域，具体涉及一种基于地表沉陷控制要求的采煤

【技术实现步骤摘要】
基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法


[0001]本专利技术属于煤炭开采领域，具体涉及一种基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法。

技术介绍

[0002]深部煤矿开采不仅面临开拓与生产系统布置复杂、产矸量增加、原煤提升效率降低等难题，同时煤矸石井上洗选与地面排放、地表沉陷及生态环境恶化亦严重制约煤炭资源开发与矿区环境保护协调发展。目前，许多深部矿井均在积极探索既可保护地表环境与建构筑物，又能实现安全高效绿色开采的新路径，井下采选充一体化技术就是解决上述问题的一种有效方法。当井田地表具有沉陷量控制要求时，井下采煤
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充填工作面布局方案将成为深部采选充一体化矿井开采面临的首要问题。
[0003]对于同等开采条件的采煤工作面而言，随开采深度增加，地表最大下沉量将因覆岩卸荷膨胀效应逐步减小，但地表沉陷影响半径却逐步增大。而对同等开采条件的充填工作面而言，随开采深度增加，矸石充填体的压缩变形量逐步增大，等价采高及地表下沉量亦同步增大。深部采选充一体化矿井应根据井田地表的地形地物及其最大下沉量控制要求合理规划采煤
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充填工作面位置及相关布置参数，从而充分发挥两类开采工艺的技术优势，降低煤层开采活动对地表的影响。
[0004]现阶段，国内专家学者虽已针对井下采煤、充填工作面优化布局问题开展了相关研究，但研究内容主要集中于采煤
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充填工作面布局方式分类及其相应适用条件、垮落
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充填混合综采面覆岩运移特征与矿压现象规律、采
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充
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留空间优化布置方式与尺寸确定方法、“采选充+X”一体化矿井选择性开采技术体系构建、连采连充保水采煤方法及短采长充开采构想等等，而涉及满足不同地表沉陷量控制要求的采煤
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充填工作面优化布局方法的相关研究较少。因此，提出一种基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法，对于保障深部采选充一体化矿井安全高效绿色开采具有积极意义，亦可为深井采煤、充填工作面规划布局与动态调整提供参考与借鉴。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对深部煤炭资源开采引起的土地资源破坏与生态环境恶化等问题，提出了一种适用于不同地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面优化布局方法，有助于提高深部煤炭资源采出率，适用于深部采选充一体化矿井内采煤
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充填工作面规划布局与动态调整，有利于保障安全高效绿色开采；
[0006]具体步骤如下：
[0007]a、基于不同区域的地表沉陷控制要求对井田进行划分；
[0008]b、对于无地表沉陷控制要求的井田区域，布置采煤工作面与充填工作面；
[0009]c、确定有地表沉陷控制要求的各个区域的地表沉陷系数；
[0010]d、结合设计工作面的回采参数计算煤层开采后地表沉陷值，并判断是否满足相应
区域的地表沉陷控制要求；若满足，则该区域内布置布置采煤工作面与充填工作面；若不满足则降低采高，但降低采高的比例不得超过原采高的20％；
[0011]e、若仍无法满足地表沉陷控制要求，根据井下总矸石量和设计工作面的回采参数确定全部设计工作面采用矸石充填开采时是否满足相应区域的地表沉陷控制要求，若满足则该相应区域内全部布置充填工作面；若不满足，调整充填工作面的回采参数；
[0012]f、若仍无法满足地表沉陷量控制要求，判断该区域是否适宜布置条带开采工作面，若满足该区域的地表沉陷控制要求，则该区域内布置条带开采工作面；若不满足，对条带开采工作面的采宽、留宽进行调整，并保证回采率不低于50％；
[0013]g、若仍无法满足地表沉陷量控制要求，在此区域内进行覆岩离层注浆工作面的布置。
[0014]优选的，步骤a中，调研井田地表范围内各种物体的分布情况，基于各种物体的保护要求确定其所在区域相应的沉陷控制要求。
[0015]优选的，步骤a中，沿地表沉陷控制要求相对较高区域外围留设宽度为r的过渡区，r为主要影响半径。
[0016]优选的，地表沉陷控制要求以地表最大下沉控制要求为准。
[0017]优选的，步骤c中，在有地表沉陷控制要求的各个区域内分别施工取芯钻孔，获取岩层全柱状图，并进行基本力学参数测试，判别覆岩所属的基本类型，进而确定地表沉陷系数。
[0018]优选的，步骤b、d中，采煤工作面与充填工作面采用交错布置。
[0019]优选的，步骤b、d中，沿充填工作面走向进行条带密实充填。
[0020]步骤e中，调整充填工作面的回采参数的方式若是降低采高，则降低采高的比例不得超过原采高的20％。
[0021]优选的，若根据前述步骤判定井田内某有地表沉陷控制要求的区域均不适宜采用前述步骤中的方法进行工作面布置与回采时，该区域暂时不布置煤层开采工作面。
[0022]有益效果：本专利技术可基于地表沉陷控制要求协调布局井下采煤
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充填工作面，充分发挥两类开采工艺的技术优势，减轻煤炭资源开采导致的土地资源破坏及生态环境恶化，提高煤炭资源采出率，可为井下采煤
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充填工作面规划布局与动态调整提供参考与借鉴，有利于保障深部采选充一体化矿井安全高效绿色开采。
附图说明
[0023]图1是本专利技术基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法流程图；
[0024]图2是地表沉陷控制要求不同的区域边界划分示意图；
[0025]图3是井田地表无沉陷量控制要求时采煤
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充填工作面布局方式；
[0026]图4是采用覆岩离层注浆技术阻止煤层开采期间主关键层发生破断的示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图1
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4对本专利技术进行更加详细的描述。
[0028]本专利技术基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法，此处采煤
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充填工作面是指采煤工作面与充填工作面，采煤工作面指不进行充填开采，采用传统的全部垮落法
开采的工作面，本方法尤其适用于水平与近水平煤层，包括如下步骤：
[0029]a、调研井田地表范围内建筑物、构筑物、公路、铁路、水体、农田等物体的分布情况，建筑物、构筑物、公路、铁路、水体、农田等物体在井田地表占据不同区域，由于建筑物、构筑物、公路、铁路、水体、农田对沉陷控制的要求不同，则所占据的不同区域对沉陷控制的要求也不同，基于不同区域的地表沉陷控制要求对井田进行划分。
[0030]地表沉陷控制要求具体分为地表最大下沉允许值与地表最大水平移动允许值，不同类型建筑物、构筑物、公路、铁路、水体、农田的地表沉陷控制要求参考《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》或者参考相关工程实践所涉及的论文等参考文献。一般而言，当地表最大下沉满足沉陷控制要求的允许值时，地表最大水平移动也基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于地表沉陷控制要求的采煤
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充填工作面布局方法，其特征在于，包括如下步骤：a、基于不同区域的地表沉陷控制要求对井田进行划分；b、对于无地表沉陷控制要求的井田区域，布置采煤工作面与充填工作面；c、确定有地表沉陷控制要求的各个区域的地表沉陷系数；d、结合设计工作面的回采参数计算煤层开采后地表沉陷值，并判断是否满足相应区域的地表沉陷控制要求；若满足，则该区域内布置布置采煤工作面与充填工作面；若不满足则降低采高，但降低采高的比例不得超过原采高的20％；e、若仍无法满足地表沉陷控制要求，根据井下总矸石量和设计工作面的回采参数确定全部设计工作面采用矸石充填开采时是否满足相应区域的地表沉陷控制要求，若满足则该相应区域内全部布置充填工作面；若不满足，调整充填工作面的回采参数；f、若仍无法满足地表沉陷量控制要求，判断该区域是否适宜布置条带开采工作面，若满足该区域的地表沉陷控制要求，则该区域内布置条带开采工作面；若不满足，对条带开采工作面的采宽、留宽进行调整，并保证回采率不低于50％；g、若仍无法满足地表沉陷量控制要求，在此区域内进行覆岩离层注浆工作面的布置。2.根据权利要求1所述的工作面布局方法，其特征在于，步骤a中，调研井田地表...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱成，王沉，朱德福，张帅，袁永，许哲扬，苗凯军，陈忠顺，王文苗，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：