CN103147758B - 与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，根据采煤工作面的地质信息，设定采煤工作面浆体的扩散半径R；按照扩散半径R的扩散区域将采煤工作面分为若干个分段，在采煤工作面每个分段内布置一组注浆钻孔，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，控制采煤速度小于计算出的采煤速度v，将工作面采煤速度控制在与注浆充填相匹配的范围之内，使采煤工作面各分段均能够得到有效充填并达到设计充填率，解决了地表沉陷过快的问题，保证了工作面开采过程中地表沉陷得到有效控制。其方法简单，操作方便，沉陷控制效果好。

Description

与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法
技术领域
本发明涉及一种工作面采煤速度控制方法，尤其是一种与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的工作面采煤速度控制方法，属于注浆充填开采建筑物下压煤技术领域。
背景技术
随着煤矿安全、高效、集约化开采逐渐推行，煤炭资源开发中面临的资源枯竭问题日趋严重，特别是部分矿区资源逐渐枯竭，建筑物下采煤问题愈发突出。同时煤矿传统的垮落式开采方法也带来一系列环境问题，如地表塌陷、建筑物破坏等。采动覆岩分区隔离注浆充填采煤是解决上述建筑物下压煤开采与地表环境破坏问题的有效技术方法之一。其中，注浆充填工程质量控制是该项技术方法的一个关键点，例如，钻孔注浆充填量与工作面的采煤速度匹配控制。传统的离层注浆充填，较少涉及对工作面采煤速度控制问题。而实际工程中，对于采煤工作面的特定区域，注浆钻孔布置方式（主要是钻孔数量）一经确定，受钻孔孔径等因素的限制，整个注浆系统的最大注浆流量也即确定，大于该流量进行注浆时极易导致注浆钻孔发生堵孔事故；在注浆系统最大注浆流量确定的情况下，为了使采煤工作面各部分均能得到有效充填，保证注浆充填效果，必须控制工作面采煤速度与注浆充填相匹配，若工作面某部分采煤速度过快，一定注浆速度条件下必须导致这部分的充填率将减小，以至达不到设计要求，导致该区域开采时地表下沉加快，影响整个工作面的沉陷控制效果，这正是以往注浆充填工作面未将采煤速度控制在与注浆充填相匹配的范围内导致地表沉陷较快的原因。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、易操作、效果好的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的工作面采煤速度控制方法。
技术方案：本发明的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的工作面采煤速度控制方法，包括如下步骤：
a、根据采煤工作面的地质信息，设定采煤工作面浆体的扩散半径R；
b、按照扩散半径R的扩散区域将采煤工作面分为若干个分段，在采煤工作面每个分段内布置一组注浆钻孔，一组注浆钻孔为1个主注浆钻孔和1个辅注浆钻孔，设定每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q；
c、根据采煤工作面分段内注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，由公式：v=Q/(LMEβ)计算出采煤速度，
式中：v为采煤速度，l为采煤工作面宽度，M为煤层采高，E为采煤工作面减沉率，β为采煤工作面充填系数；
d、依次对采煤工作面的若干个分段进行开采，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，控制采煤速度小于计算出的采煤速度v，通过主、辅注浆钻孔对采煤工作面上方地层中的离层进行注浆充填，直至采煤工作面注浆充填结束。
所述设定的每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q为600～1500m3/d；
所述的采煤工作面减沉率E为80%～95%；
所述的采煤工作面充填系数β为0.6～0.7。
有益效果：由于采用了上述技术方案，在实施采动覆岩分区隔离注浆充填采煤时，将工作面采煤速度控制在与注浆充填相匹配的范围之内，保证了采煤工作面各分段均能够得到有效充填、达到设计充填率，解决了以往工作面注浆充填时由于缺乏对采煤速度有效控制导致采煤工作面某一分段开采时（即注浆工程中某一时期）地表沉陷过快的问题，保证工作面开采过程中地表沉陷得到有效控制。其方法简单，操作方便，控制采沉陷效果好，具有广泛的实用性。
具体实施方式
下面对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的工作面采煤速度控制方法：
a、根据采煤工作面的地质信息，设定采煤工作面浆体的扩散半径R；
b、按照扩散半径R的扩散区域将采煤工作面分为若干个分段，在采煤工作面每个分段内布置一组注浆钻孔，一组注浆钻孔为1个主注浆钻孔和1个辅注浆钻孔，设定每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q；设定的每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q为600～1500m3/d；
c、根据采煤工作面分段内注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，由公式：v=Q/(LMEβ)计算出采煤速度， 
式中：v为采煤速度，l为采煤工作面宽度，M为煤层采高，E为采煤工作面减沉率，β为采煤工作面充填系数，所述的采煤工作面减沉率E为80%～95%；所述的采煤工作面充填系数β为0.6～0.7；
d、依次对采煤工作面的若干个分段进行开采，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，控制采煤速度小于计算出的采煤速度v，通过主、辅注浆钻孔对采煤工作面上方地层中的离层进行注浆充填，直至采煤工作面注浆充填结束。
实施例1、以某煤矿366工作面为例：
1、首先设定366工作面浆体的扩散半径。366工作面上覆地层以泥岩、砂岩互层为主，砂岩单层厚度较小，不存在典型的厚硬岩层，故地层属于中硬偏软弱地层结构。这种地层条件下，浆体的扩散半径R取中间值，设定为150m；
2、对366工作面进行分段。按照扩散半径R，沿走向方向将366工作面分为若干段；如366工作面走向长度为280m，扩散半径R为150m，据此将366工作面分为两段，第一段、第二段长度分别150m、130m；366工作面开采之前，在工作面各分段上方的地表布置一组注浆钻孔，一组注浆钻孔为1个主注浆钻孔和1个辅注浆钻孔；由于366工作面属于软弱地层结构，因此设定每组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q为800m3/d；
3、根据采煤工作面分段内注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，由公式：v=Q/(LMEβ)计算出366工作面各分段的采煤速度v。根据366工作面各分段内主注浆钻孔和辅注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q为800m3/d、366工作面宽度L为120m、煤层采高M为3.5m、基于366工作面上方建筑物的保护要求设定采煤工作面减沉率E为85%并设定采煤工作面充填系数β为0.7，由v=Q/(LMEβ)计算出366工作面各分段的采煤速度v为3.2m/d；
4、依次对366工作面的第一、第二分段进行开采，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量1000m3/d通过注浆钻孔对采煤工作面上方地层中的离层进行注浆充填，开采过程中控制366工作面采煤速度小于3.2m/d。

Claims (4)

1.一种与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，其特征在于：
a、根据采煤工作面的地质信息，设定采煤工作面浆体的扩散半径R；
b、按照扩散半径R的扩散区域将采煤工作面分为若干个分段，在采煤工作面每个分段内布置一组注浆钻孔，一组注浆钻孔为1个主注浆钻孔和1个辅注浆钻孔，设定每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q；
c、根据采煤工作面分段内注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，由公式：v=Q/(LMEβ)计算出采煤速度，
式中：v为采煤速度，L为采煤工作面宽度，M为煤层采高，E为采煤工作面减沉率，β为采煤工作面充填系数；
d、依次对采煤工作面的若干个分段进行开采，开采过程中按照设定的注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q，控制采煤速度小于计算出的采煤速度v，通过主、辅注浆钻孔对采煤工作面上方地层中的离层进行注浆充填，直至采煤工作面注浆充填结束。
2.根据权利要求1所述的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，其特征在于：所述设定的每一组注浆钻孔每天的粉煤灰通过量Q为600～1500m3/d。
3.根据权利要求1所述的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，其特征在于：所述的采煤工作面减沉率E为80%～95%。
4.根据权利要求1所述的与采动覆岩分区隔离注浆充填相匹配的采煤速度控制方法，其特征在于：所述的采煤工作面充填系数β为0.6～0.7。
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