长壁逐巷负碳高效充填开采方法技术

本发明专利技术提出了一种长壁逐巷负碳高效充填开采方法，包括：步骤

【技术实现步骤摘要】
长壁逐巷负碳高效充填开采方法


[0001]本专利技术属于负碳高效充填开采
，尤其涉及一种基于长壁逐巷负碳高效充填开采方法
。

技术介绍

[0002]煤炭在开发利用过程中产生的矸石
、
粉煤灰等大量固废堆积的问题也亟待解决
。
我国煤矿多为地下开采，地下采煤引起的地表沉陷和生态环境问题日益严重
。
当前，煤炭绿色开采与岩层变形控制研究也成为重中之重
。
因此亟需一种负碳高效充填开采方法的出现
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种长壁逐巷负碳高效充填开采方法，不仅有效控制了地表沉陷，而且是一个负碳高效充填开采全新的技术路径，也是在煤炭开发利用全过程自身实现碳中和新路径
。
为实现上述目的，采用的技术方案如下
:
[0004]一种长壁逐巷负碳高效充填开采方法，包括以下步骤：
[0005]步骤
1、
实验室测试，获取充填材料的强度液态
CO2的稳定时间
t1和胶结料硬化时间
t2；其中，矸石
、
胶结料
、
液态
CO2三种材料的混合形成充填材料；
[0006]步骤
2、
依次求解长壁逐巷工作面支巷的宽度
K、
回采间距
J
，以及所需要的充填强度
φ
，具体包括以下步骤：
[0007]步骤
2A、
理论分析及数值模拟等方法分析并求解长壁逐巷工作面支巷宽度
K、
回采间距
J
；
[0008]步骤
2B、
工作面达到矿井地面控制要求时所需充填体强度
φ
；
[0009]步骤
3、
验证步骤1中的充填材料是否合格，具体包括以下步骤：
[0010]步骤
3A、
基于步骤
2A
中的回采间距
J、
支巷宽度
K
，求解工作面推进一个循环的时间
t3，若
t3＞液态
CO2的稳定时间
t1，则步骤1中的充填材料的稳定时间合格；其中，求解
t3的具体步骤包括：
[0011]步骤
3A1、
求解工作面推进一个循环，回采的支巷条数：
[0012]工作面推进长度为
L,
支巷的条数＝
L/K
；
[0013]工作面推进一个循环
,
回采的支巷条数＝
L/(J+K)+1
；
[0014]步骤
3A2、
求解回采一条支巷的时间
t4：
[0015]t4＝支巷长度
C/
日进尺；
[0016]步骤
3A3、
求解
t3：
[0017]t3＝
t
4*
{L/(J+K)+1}
；
[0018]步骤
3B、
若步骤1中的充填材料的强度大于步骤
2C
中的所需充填体强度
φ
，则充填材料的强度合格；
[0019]步骤
4、
充填支巷：
[0020]在待充填支巷的上巷最高点布置注浆管与注液管，在下巷中设置充填挡墙，在地面将矸石
、
胶结料
、
混合制成浆液；
[0021]浆液通过注浆管注入待充填支巷，液态
CO2
通过注液管同时注入待充填支巷
。
[0022]优选地，在充填支巷之前，还包括设计充填方案的步骤，具体包括：
[0023]根据支巷长度
C
，设计对支巷为多次充填，之后设置每次充填后等待时间
t5，使得
t5＞胶结料硬化时间
t2，以防充填料浆对充填挡墙产生的侧向压力过大，使得充填挡墙失稳而产生跑浆
。
[0024]优选地，一条支巷的充填次数为
5。
[0025]优选地，步骤1中的充填材料根据具体工程条件所需强度进行配比
。
[0026]优选地，步骤1中的矸石为散体矸石
。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0028]1、
通过理论分析研究和实验的结合，确保充填材料强度
、
充填材料中液态
CO2的稳定时间均满足实际充填需求
。
[0029]2、
通过实验获取胶结料硬化时间
t2，为每次充填后等待时间提供理论依据，提高了充填效率
。
[0030]3、
既可推进形成
CO2
资源化利用
、
固废规模化处置等煤炭资源绿色化开采的协同技术途径，促进实现“碳炭置换”，助力加快能源资源领域“双碳”战略目标实现，形成一个负碳高效充填开采全新的技术路径，也是在煤炭开发利用全过程自身实现碳中和新路径，而且也可满足高要求的地表控制标准
。
[0031]4、
为负碳高效充填开采提供了参考，为基于长壁逐巷胶结充填的负碳高效充填开采方法提供理论借鉴
。
此设计方法简单易行，技术创新性强，操作方便，具有较高的经济性和实用性，应用前景十分广阔
。
附图说明
[0032]图1为基于长壁逐巷负碳高效充填开采方法的支巷布置剖面图
。
[0033]图2为支巷布置平面图
。
[0034]图3为长壁逐巷负碳高效充填开采方法工作流程图
。
[0035]图4为支巷宽度数值模拟图
。
[0036]图5为回采间距数值模拟图
。
[0037]其中，1‑
上巷；2‑
下巷；3‑
充填挡墙；4‑
注液管；5‑
注浆管；6‑
支巷；7‑
充填层
。
具体实施方式
[0038]下面将结合示意图对本专利技术的长壁逐巷负碳高效充填开采方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果
。
因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制
。
[0039]一种长壁逐巷负碳高效充填开采方法，形成长壁工作面，采用综掘机或连采机等破煤，通过开掘运输巷和回风巷之间的支巷进行煤炭开采，掘巷完毕后进行充填作业，即掘第二条支巷时采用负碳充填材料充填第一条支巷，料浆
、
液态
CO2
分别通过注浆管
、
注液管
同时注入充填区，实现充填与
CO2
固化封存
。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种长壁逐巷负碳高效充填开采方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
实验室测试，获取充填材料的强度液态
CO2的稳定时间
t1和胶结料硬化时间
t2；其中，矸石
、
胶结料
、
液态
CO2三种材料的混合形成充填材料；步骤
2、
依次求解长壁逐巷工作面支巷的宽度
K、
回采间距
J
，以及所需要的充填强度
φ
，具体包括以下步骤：步骤
2A、
理论分析及数值模拟等方法分析并求解长壁逐巷工作面支巷宽度
K、
回采间距
J
；步骤
2B、
工作面达到矿井地面控制要求时所需充填体强度
φ
；步骤
3、
验证步骤1中的充填材料是否合格，具体包括以下步骤：步骤
3A、
基于步骤
2A
中的回采间距
J、
支巷宽度
K
，求解工作面推进一个循环的时间
t3，若
t3＞液态
CO2的稳定时间
t1，则步骤1中的充填材料的稳定时间合格；其中，求解
t3的具体步骤包括：步骤
3A1、
求解工作面推进一个循环，回采的支巷条数：工作面推进长度为
L,
支巷的条数＝
L/K
；工作面推进一个循环
,
回采的支巷条数＝
L/(J+K)+1
；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉雄，谢和平，周楠，李存宝，李百宜，杨峰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：