專利名稱：采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦開采沉陷控制方法，尤其是一種適用于建筑物下采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法。
背景技術(shù)：
建筑物下壓煤開采一直是困擾我國煤礦企業(yè)的重大問題，尤其是村莊下壓煤開采。隨著部分礦區(qū)資源逐漸枯竭，村莊壓煤問題愈發(fā)突出；特別是在經(jīng)濟相對發(fā)達地區(qū)，由于土地資源緊張、征遷費用提高，不搬遷開采建筑物下壓煤勢在必行。建筑物(村莊)壓煤的成功開采，對提高煤炭資源利用率、緩解礦井資源緊張局面意義重大。傳統(tǒng)的建筑物下壓煤問題解決方法有留設(shè)保護煤柱、條帶開采、離層注漿充填、采空區(qū)充填(如矸石充填、膏體充填、高水材料充填等)。留設(shè)保護煤柱方法雖然能夠解決地表 沉陷問題，但無法回收建筑物下壓煤，造成大量煤炭損失；條帶開采的缺點是回采率低(一般小于50%)、資源浪費嚴(yán)重，而且巷道掘進率高、生產(chǎn)效率低，制約著煤礦高產(chǎn)高效發(fā)展；傳統(tǒng)的離層注漿充填，僅在非充分開采時(即開采區(qū)域尺寸較小)減沉效果較好，其缺點是無法在相鄰多工作面開采時取得理想的減沉率，即注漿充填開采第一個工作面時減沉效果較好，而開采相鄰第二個工作面時減沉率有限甚至出現(xiàn)注漿困難從而導(dǎo)致失敗的情況；采空區(qū)充填在解決部分礦井建筑物下壓煤問題的同時也顯示出局限與不足之處，例如，充填系統(tǒng)初期投資大、充填體接頂性差、充填材料價格高、充填與采煤干擾大、充填采煤效率低
坐寸o

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供ー種方法簡單、煤炭采出率高、充填與采煤干擾小、充填成本低、沉陷控制效果好的采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法。技術(shù)方案本發(fā)明的采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法，包括如下步驟
(1)將采區(qū)劃分為若干個采煤工作面，采煤工作面之間留設(shè)隔離煤柱，在保證覆巖主關(guān)鍵層不發(fā)生破斷的情況下確定采煤工作面的開采寬度7為100 200m，在保證相鄰工作面注漿充填開采后隔離煤柱具有足夠穩(wěn)定性的條件下設(shè)定隔離煤柱的寬度6為40 80m ；
(2)在采煤工作面開采之前，依次在若干個采煤工作面上方的地表向煤層方向施工若干組注漿鉆孔，每組注漿鉆孔為ー個主注漿鉆孔和一個輔注漿鉆孔，同一個采煤工作面內(nèi)相鄰兩組注漿鉆孔之間的距離為100 200m ；
所述主注漿鉆孔的終孔深度位于煤層上方15 40倍煤層采高；
所述輔注漿鉆孔的終孔深度位于主注漿鉆孔終孔深度上方30 50m處；
(3)按常規(guī)開采エ藝逐一對所有采煤工作面進行開采，當(dāng)采煤工作面開采至距主注漿鉆孔10 30m時，通過主注漿鉆孔向采煤工作面上方巖層中的離層帶內(nèi)注入粉煤灰漿體；當(dāng)采煤工作面開采至距輔注漿鉆孔10 30m時，通過輔注漿鉆孔向采煤工作面上方巖層中的離層帶內(nèi)注入粉煤灰漿體，如此循環(huán)，直至完成采區(qū)隔離注漿充填采煤。有益效果本發(fā)明適用于建筑物下壓煤開采，通過設(shè)計合理的采煤工作面寬度，并留設(shè)適當(dāng)?shù)母綦x煤柱實現(xiàn)相鄰多工作面注漿充填并保證采動覆巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減沉率明顯增大，解決了以往的離層注漿充填在相鄰工作面開采時注漿失敗的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰多工作面充分采動條件下不遷村采煤；與傳統(tǒng)的條帶開采相比，采出率大大提高、工作面寬度增加、巷道掘進率降低，能實現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效；與采空區(qū)膏體充填、矸石充填等全部充填技術(shù)相比，充填系統(tǒng)建設(shè)周期短、初期投資少、采煤與充填相互干擾少、充填成本低，對“工作面間因構(gòu)造而必須留設(shè)保護煤柱的采區(qū)”、“村莊位于采區(qū)邊界導(dǎo)致部分壓煤的采區(qū)”、“采區(qū)煤層賦存不穩(wěn)定造成遷村采煤具有經(jīng)濟風(fēng)險的采區(qū)”等條件下不遷村采煤具有更好的適應(yīng)性。煤炭米出率聞(面積米出率達80%)、充填與米煤干擾小、充填系統(tǒng)簡單、充填成本低、沉陷控制效果好，能夠?qū)⒚簩娱_采導(dǎo)致的地表沉陷控制在允許范圍之內(nèi)，并且能夠、適用于大面積開采。


圖I是本發(fā)明的采區(qū)工作面劃分平面示意 圖2是本發(fā)明的注漿鉆孔布置平面示意 圖3是本發(fā)明的采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤剖面示意圖。圖中1 ー采煤工作面；2 —隔離煤柱；3 —主注漿鉆孔；4 ー輔注漿鉆孔；5 —地表；6 —巖層-J 一離層帶；8 —煤層。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進ー步描述
本發(fā)明的采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法，根據(jù)建筑物壓煤區(qū)域的地質(zhì)條件，對采區(qū)的開采尺寸參數(shù)進行設(shè)計，通過設(shè)計合理的采煤工作面寬度并留設(shè)一定寬度的隔離煤柱控制相鄰采煤工作面均處于非充分采動狀態(tài)，充分利用上覆巖層結(jié)構(gòu)的自承載能力，同時在采煤工作面開采過程中從地面施工鉆孔向覆巖離層帶進行注漿充填形成注漿充填承載體，轉(zhuǎn)移減輕隔離煤柱承擔(dān)的覆巖載荷，限制采動覆巖結(jié)構(gòu)的彎曲下沉量，減緩地表沉陷。具體做法是首先將采區(qū)劃分為若干個采煤工作面1，在采煤工作面I之間留設(shè)隔離煤柱2，在保證覆巖主關(guān)鍵層不發(fā)生破斷的情況下確定采煤工作面I的開采寬度7為100 200m，在保證相鄰工作面注漿充填開采后隔離煤柱2具有足夠穩(wěn)定性的條件下設(shè)定隔離煤柱2的寬度6為40 80m ;在采煤工作面I開采之前，依次在若干個采煤工作面I上方的地表5向煤層8方向施工若干組注漿鉆孔，每組注漿鉆孔為ー個主注漿鉆孔3和一個輔注漿鉆孔4，同一個采煤工作面I內(nèi)相鄰兩組注漿鉆孔之間的距離為100 200m ;所述主注漿鉆孔3的終孔深度位于煤層8上方15 40倍煤層采高；所述輔注漿鉆孔4的終孔深度位于主注漿鉆孔3終孔深度上方30 50m處；按常規(guī)開采エ藝逐一對所有采煤工作面I進行開采，當(dāng)采煤工作面I開采至距主注漿鉆孔10 30m時，通過主注漿鉆孔3向采煤工作面I上方巖層6中的離層帶7內(nèi)注入粉煤灰漿體；當(dāng)采煤工作面I開采至距輔注漿鉆孔10 30m時，通過輔注漿鉆孔4向采煤工作面I上方巖層6中的離層帶7內(nèi)注入粉煤灰漿體，如此循環(huán)，直至完成采區(qū)隔離注漿充填采煤。
結(jié)合某礦104采區(qū)實例作具體說明
1、劃分采煤工作面I和留設(shè)隔離煤柱2。根據(jù)104采區(qū)地層的地質(zhì)信息，確定覆巖主關(guān)鍵層，并通過地質(zhì)信息數(shù)據(jù)計算出主關(guān)鍵層不發(fā)生破斷時對應(yīng)的工作面寬度為180m，為安全起見留一定的富裕系數(shù)，取采煤工作面I寬度為150m，保證注漿充填后在工作面中部能形成1/3采寬(即50m)的壓實區(qū)域，此時采煤工作面I開采相當(dāng)于開采50m并留設(shè)50m煤柱，按照極限強度理論，取I. 5倍的安全系數(shù)可以保證隔離煤柱2具有穩(wěn)定性，得出隔離煤柱2的寬度為45m。因此，104采區(qū)共劃分為2個采煤工作面1，編號為1042、1044，中間留設(shè)45m寬的隔尚煤柱2 ；
2、施工地面鉆孔。開采前，在1044采煤工作面I的上方施工2組地面鉆孔，每組地面鉆孔為主輔2個注漿鉆孔。主注漿鉆孔3終孔位置距煤層高度90m，輔注漿孔4終孔位置距煤層高度120m ;各注漿鉆孔均位于1044采煤工作面I中部，第一組主注漿鉆孔3、輔注漿鉆孔4距采煤工作面I起始開采位置的距離分別為100m、150m ;第二組注漿鉆孔距第一組注漿鉆孔的距離為150m，即第二組主注漿鉆孔3、輔注漿鉆孔4距采煤工作面I起始開采位置的距離分別為250m、300m。按照同樣的方法，在1042采煤工作面I的上方施工2組地面鉆孔，每組地面鉆孔為主輔2個注漿鉆孔，鉆孔位置及深度參數(shù)與1044采煤工作面I鉆孔相同；
3、用常規(guī)的綜合機械化采煤工藝開采1044采煤工作面1，開采過程中，當(dāng)1044采煤工作面I開采至距主或輔注漿鉆孔20m時，通過主或輔注漿鉆孔向1044采煤工作面I上方巖層6中的離層帶7注入粉煤灰漿體；1044采煤工作面I開采完畢后，按照同樣的方式完成1042采煤工作面I開采。權(quán)利要求
1.一種采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)將采區(qū)劃分為若干個采煤工作面(I)，采煤工作面(I)之間留設(shè)隔離煤柱(2)，在保證覆巖主關(guān)鍵層不發(fā)生破斷的情況下確定采煤工作面(I)的開采寬度7為100 200m，在保證相鄰工作面注漿充填開采后隔離煤柱(2)具有足夠穩(wěn)定性的條件下設(shè)定隔離煤柱(2)的寬度6為40 80m; (2)在采煤工作面(I)開采之前，依次在若干個采煤工作面(I)上方的地表(5)向煤層(8)方向施工若干組注漿鉆孔，每組注漿鉆孔為一個主注漿鉆孔(3)和一個輔注漿鉆孔(4)，同一個采煤工作面⑴內(nèi)相鄰兩組注漿鉆孔之間的距離為100 200m ； 所述主注漿鉆孔(3)的終孔深度位于煤層(8)上方15 40倍煤層采高； 所述輔注漿鉆孔(4)的終孔深度位于主注漿鉆孔(I)終孔深度上方30 50m處； (3)按常規(guī)開采工藝逐一對所有采煤工作面(I)進行開采，當(dāng)采煤工作面(I)開采至距主注漿鉆孔(3) 10 30m時，通過主注漿鉆孔(3)向采煤工作面(I)上方巖層￠)中的離層帶(7)內(nèi)注入粉煤灰漿體；當(dāng)采煤工作面(I)開采至距輔注漿鉆孔(4) 10 30m時，通過輔注漿鉆孔(4)向采煤工作面(I)上方巖層￠)中的離層帶(7)內(nèi)注入粉煤灰漿體，如此循環(huán)，直至完成采區(qū)隔離注漿充填采煤。
全文摘要
一種采動覆巖分區(qū)隔離注漿充填采煤方法，將采區(qū)劃分為若干個采煤工作面，采煤工作面之間留設(shè)隔離煤柱，依次在若干個采煤工作面上方的地表向煤層方向施工若干組注漿鉆孔，每組注漿鉆孔為主、輔2個注漿鉆孔，主注漿鉆孔的終孔深度位于煤層上方15～40倍煤層采高；輔注漿鉆孔的終孔深度位于主注漿鉆孔終孔深度上方30～50m處；當(dāng)采煤工作面開采至距主或輔注漿鉆孔10～30m時，通過主或輔注漿鉆孔向采煤工作面上方巖層中的離層帶內(nèi)注入粉煤灰漿體，直至完成采區(qū)隔離注漿充填采煤。適用于建筑物下壓煤開采，采出率高、充填與采煤干擾小、充填成本低、沉陷控制效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)充分采動條件下不遷村采煤。
文檔編號E21C41/16GK102704933SQ201210164929
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者朱衛(wèi)兵, 許家林, 軒大洋 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)