一种煤炭绿色开采地面减沉工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种煤炭绿色开采地面减沉工艺，包括以下具体步骤：S1：确认井下充填的充填率；S2：确认地面钻孔的相关参数；S3：确认注浆压力；S4：同时进行井下充填和地面注浆。本发明专利技术的有益效果是通过井上下联合充填减沉，可以解决两侧存在极不充分采空工作面时以往减沉方法无法解决的地面沉降问题，有效控制地面沉降，预计减沉率提高40％以上；另外，解放当前存在的“建下”压覆煤炭资源、盘活压覆煤炭及稳定国家煤炭资源保供需求，提高资源安全保障程度；三是延长大量资源枯竭矿井的使用寿命，提高矿井使用年限和利用率，稳定资源枯竭矿井职工队伍。工队伍。工队伍。

【技术实现步骤摘要】
一种煤炭绿色开采地面减沉工艺


[0001]本专利技术涉及煤炭开采
，具体涉及一种煤炭绿色开采地面减沉工艺。

技术介绍

[0002]当前，绿色发展已经成为人们共识，不管从能源利用还是从能源开采，绿色理念都已经深入人心。针对“建下”压覆的煤炭资源，如何实现绿色开采是很多工程技术人员一直在思考探索的问题。
[0003]井下矸石充填开采工艺是通过把分离出来的煤矸石作为充填材料，充填到井下采空空间，形成充填体与上覆岩层的相对稳定结构，来减小地表沉降；条带式开采工艺是采用小采宽，大煤柱的形式，依靠煤层采动以后两侧煤柱和上覆岩层的共同支撑作用，形成相对稳定的共同体来减小地面沉降；覆岩隔离离层注浆是利用两侧煤柱支撑的同时，在采煤工作面正上方，倾向中心部位施工钻孔，向上覆离层进行注浆，来减小地面沉降幅度。
[0004]但是，井下矸石充填开采工艺在邻近采空区时，在上覆岩层压力下，矸石的进一步压实，煤柱崩塌失效，造成地表沉降幅度大幅增加；条带式开采工艺在邻近采空区时由于煤柱回采引发周边区域性岩层整体二次下沉，同样造成地表沉降幅度增加；当前的覆岩隔离注浆工艺在邻近采空区时，由于以往采空形成的残存离层造成串浆，尤其是在条带式采煤工艺基础上，由于以往采动的极不充分，以往离层发育规模小，煤柱回采后引发周边上覆岩层联动效应，影响地表控制效果。因此，在邻空，尤其是条带式剩余煤柱的开采方面，尚没有有效控制地表沉降的开采方法。
[0005]条带式开采因为需要控制采面宽度，留设隔离煤柱，造成矿井回采效率低，是当前的最大困扰。为了实现资源利用最大化，一些矿井对留设的煤柱采用井下充填的方法进行回采，结果发现，煤柱回采后与周边采空区上覆岩层呈现联动效应，出现地表二次下沉，且下沉值大于以往累计沉降值；以往覆岩隔离注浆，由于条带式开采上覆岩层处于一种极不充分的采动状态，上覆岩层离层空间小，位置距离煤层近，以往采空区垮落充填不实，在剩余煤柱开采后上部岩层二次移动，离层扩大，影响注浆减沉效果。为此，需要设计一种剩余煤柱回采的减沉控制方法，在地表沉降效果满足要求的前提下，实现遗留煤炭资源的全面回收，提高资源利用效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种煤炭绿色开采地面减沉工艺，旨在解决现有技术中的问题。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008]一种煤炭绿色开采地面减沉工艺，包括以下具体步骤：
[0009]S1：确认井下充填的充填率；
[0010]S2：确认地面钻孔的相关参数；
[0011]S3：确认注浆压力；
[0012]S4：同时进行井下充填和地面注浆。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过井上下联合充填减沉，可以解决两侧存在极不充分采空工作面时以往减沉方法无法解决的地面沉降问题，有效控制地面沉降，预计减沉率提高40％以上；另外，解放当前存在的“建下”压覆煤炭资源、盘活压覆煤炭及稳定国家煤炭资源保供需求，提高资源安全保障程度；三是延长大量资源枯竭矿井的使用寿命，提高矿井使用年限和利用率，稳定资源枯竭矿井职工队伍。
[0014]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0015]进一步，所述S1中充填率的计算公式如下：
[0016]ν％＝(H
采
‑
H
等
)
÷
(H
采
‑
H
采
×
b)(1)
[0017]式中，
[0018]H
采
为工作面采高，H
等
为等效采高，b为矸石充填体的压缩率。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是设计合理，通过计算充填率以保证充填的效果。
[0020]进一步，其中，矸石充填体的压缩率b的范围为20％
‑
30％。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是范围设计合理，既可以保证充填的效果，又可节省材料。
[0022]进一步，所述S2包括以下具体步骤：
[0023]S21：确认地面钻孔的孔位；
[0024]S22：确认地面钻孔的终孔层位；
[0025]S23：确认地面钻孔下管止水深度。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是设计合理，通过确认地面钻孔的相关参数，从而保证注浆的效果。
[0027]进一步，所述S21包括以下具体步骤：
[0028]S211：确定计划回采面的位置及相关参数；
[0029]S212：确定与该回采面相邻的煤柱的边界的位置；
[0030]S213：确定与该回采面相邻的充填体的填充率，并根据该填充率获得该充填体的充填等效煤柱的边界的位置；
[0031]S214：根据所述S212中所获得的煤柱边界的位置以及所述S213所获得的充填体边界的位置获得注浆孔的位置，注浆孔的位置与煤柱之间的间距计算公式如下：
[0032]H
n
＝[L
×
n+a
×
(n+1)+L
×
(1
‑
v％)]÷
2(2)式中，
[0033]n为煤柱与充填体之间回采面的数量；L为回采面的宽度/m；a为巷道煤柱的宽度/m；ν％为充填体的充填率/％。
[0034]采用上述进一步方案的有益效果是方法简单，可以快速确定注浆孔的最佳位置，这种方法一是确定条带式开采工艺离层空间最大发育区域，二是提高离层注浆减沉的效果，三是加深不同条件离层注浆减沉技术的研究，为后续作业提供参考。
[0035]进一步，所述S22包括以下具体步骤：
[0036]确认顶板垮落带、裂隙带以及保护带的高度总和，距离治理工作面上部普遍发育、厚度不小于3m的硬岩层下方3
‑
5m的位置作为终孔层位，且地面钻孔终孔层位距离开采煤层间距不小于顶板垮落带、裂隙带以及保护带的高度总和。
的含义是两个或两个以上。
[0058]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0059]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0060]实施例1
[0061]如图1至图7所示，本实施例提供一种煤炭绿色开采地面减沉工艺，包括以下具体步骤：
[0062]S1：确认井下充填的充填率；
[0063]S2：确认地面钻孔的相关参数；
[0064]S3：确认注浆压力；
[0065]S4：同时进行井下充填和地面注浆。
[0066]本实施例通过井上下联合充填减沉，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤炭绿色开采地面减沉工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：确认井下充填的充填率；S2：确认地面钻孔的相关参数；S3：确认注浆压力；S4：同时进行井下充填和地面注浆。2.根据权利要求1所述的煤炭绿色开采地面减沉工艺，其特征在于，所述S1中充填率的计算公式如下：ν％＝(H
采
‑
H
等
)
÷
(H
采
‑
H
采
×
b)(1)式中，H
采
为工作面采高，H
等
为等效采高，b为矸石充填体(8)的压缩率。3.根据权利要求2所述的煤炭绿色开采地面减沉工艺，其特征在于：其中，矸石充填体(8)的压缩率b的范围为20％
‑
30％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的煤炭绿色开采地面减沉工艺，其特征在于，所述S2包括以下具体步骤：S21：确认地面钻孔的孔位；S22：确认地面钻孔的终孔层位；S23：确认地面钻孔下管止水深度。5.根据权利要求4所述的煤炭绿色开采地面减沉工艺，其特征在于，所述S21包括以下具体步骤：S211：确定计划回采面(1)的位置及相关参数；S212：确定与该回采面(1)相邻的煤柱(3)的边界的位置；S213：确定与该回采面(1)相邻的充填体(4)的填充率，并根据该填充率获得该充填体(4)的充填等效煤柱(5)的边界的位置；S214：根据所述S212中所获得的煤柱(3)边界的位置以及所述S213所获得的充填体(4)边界的位置获得注浆孔(6)的位置，注浆孔(6)的位置与煤柱(3)之间的间距计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵福森，秦立涛，胡建青，苗利伟，韩暖，赵云良，周莹，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局第二水文地质队，
类型：发明
国别省市：