CN106593444A - 一种坚硬岩层下降低采动震动能量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坚硬岩层下降低采动震动能量的方法，包括以下步骤：1)获取采区地质开采信息，确定坚硬岩层不破断所允许的最大工作面采宽，并在工作面之间留设50‑70m隔离煤柱；2)在采煤工作面开采前，沿工作面走向方向，在地表施工若干组钻孔；3)在采煤工作面开采过程中，依次利用各组钻孔对坚硬岩层下的离层区实施注浆充填，利用注浆充填压力在采空区内形成若干个压实支撑带，各个支撑带的宽度为采煤工作面宽度的1/3，通过实施注浆充填，能够对巨厚岩层起到主动支撑作用，地面注浆充填不干扰井下采煤，且工作面无须采用条带布置，仍可布置正常的长壁工作面，采出率、效率明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及采矿领域，特别涉及一种坚硬岩层下采煤震动能量控制方法。
背景技术
坚硬岩层(尤其是巨厚坚硬岩层)作为煤层上方一种特殊岩层赋存形式，在国内外多个矿区均有分布，如华丰巨厚砾岩、焦坪巨厚砾岩、义马巨厚砾岩、济宁巨厚火成岩、淮北矿区海孜巨厚火成岩等。巨厚坚硬岩层主要有沉积岩层和火成岩(多为岩床型)2类，岩层强度较大，完整性强，与开采煤层的间距均相对较远，多数均超出了采动引起的裂隙带范围，一般认为该岩层对工作面矿压及开采并不产生较大的影响，但在开采巨厚岩层下方煤层时却常常导致采动矿震以及灾害发生，如工作面动载矿压、区段煤柱冲击、离层区突水、煤与瓦斯突出等。对于直接覆盖在开采煤层上方或位于裂隙带内的厚层坚硬顶板，已有研究认为岩层结构及其突然破断运动对工作面矿压产生较大影响，可以通过顶板注水、爆破等手段进行强制放顶，以消除厚层坚硬岩层的突然破断，如中国大同矿区的坚硬顶板。对于距离开采煤层相对较远(位于裂隙带以上)的巨厚岩层下采动诱发的采动矿震与灾害，已有研究发现，其与巨厚岩层不破断引发的煤层应力集中密切相关。因此，要降低此类岩层下采动矿震能量与灾害，必须先降低应力集中，故可借鉴对岩层进行破断的方法。但是，由于此类岩层通常距离开采煤层较远，间距多数达百米以上，无法通过人为方法对其进行破断，只能采用控制该岩层不破断的技术措施。目前所采用的防治措施，多是基于开采过程中的动态监测结果进行预防，不能从根源降低应力集中；或者是在长壁开采时留设宽煤柱的部分开采方法，通过留设煤柱支撑上覆岩层防止其破断，采出率与效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种坚硬岩层下采煤震动能量控制方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种坚硬岩层下降低采动震动能量的方法，包括以下步骤：
1)获取采区地质开采信息，根据坚硬岩层力学参数、坚硬岩层与煤层间距，确定坚硬岩层不破断所允许的最大工作面采宽，并在工作面之间留设50-70m隔离煤柱；
2)在采煤工作面开采前，沿工作面走向方向，在地表施工若干组钻孔，钻孔终孔施工于巨厚岩层底界面与工作面导水裂隙带顶界之间；
3)在采煤工作面开采过程中，根据采煤工作面与各组钻孔的间距，依次利用各组钻孔对坚硬岩层下的离层区实施注浆充填，利用注浆充填压力在采空区内形成若干个压实支撑带，各个支撑带的宽度为采煤工作面宽度的1/3。
优选的，所述步骤1)中，所述坚硬岩层与煤层间距h大于100m，坚硬岩层不破断所允许的最大工作面采宽为：式中，l为坚硬岩层破断距，为岩层破断角。
优选的，所述步骤2)中，所述钻孔孔径控制在100-300mm。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明利用若干个支撑带共同对巨厚岩层进行支撑，阻止其破断，并降低煤体应力集中，从而在采煤工作面回采过程中降低采动震动能量；在相邻工作面开采时，形成注浆充填支撑带与隔离煤柱共同支撑巨厚岩层的支撑体系，从而降低采动应力与震动能量；循环，直至完成采区内所有工作面采煤。
与坚硬岩层下采动震动的传统控制方法相比，本发明通过实施注浆充填，能够对巨厚岩层起到主动支撑作用，地面注浆充填不干扰井下采煤，且工作面无须采用条带布置，仍可布置正常的长壁工作面，采出率、效率明显提高。
说明书附图
图1为本发明钻孔注浆的示意图。
图中，1--坚硬岩层、2--压实支撑带、3--钻孔、4--采空区、5--隔离煤柱、6--煤层、7--离层区。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
结合图1，本发明的具体实施方式：一种坚硬岩层1下降低采动震动能量的方法，包括以下步骤：
1)获取采区地质开采信息，根据坚硬岩层1力学参数、坚硬岩层1与煤层6间距，确定坚硬岩层1不破断所允许的最大工作面采宽，并在工作面之间留设50-70m隔离煤柱5；
2)在采煤工作面开采前，沿工作面走向方向，在地表施工若干组钻孔3，钻孔3终孔施工于巨厚岩层底界面与工作面导水裂隙带顶界之间；
3)在采煤工作面开采过程中，根据采煤工作面与各组钻孔3的间距，依次利用各组钻孔3对坚硬岩层1下的离层区7实施注浆充填，利用注浆充填压力在采空区4内形成若干个压实支撑带2，各个支撑带的宽度为采煤工作面宽度的1/3。
步骤1)中，所述坚硬岩层1与煤层6间距h大于100m，坚硬岩层1不破断所允许的最大工作面采宽为：式中，l为坚硬岩层1破断距，为岩层破断角；步骤2)中，所述钻孔3孔径控制在100-300mm。
本发明利用若干个支撑带共同对巨厚岩层进行支撑，阻止其破断，并降低煤体应力集中，从而在采煤工作面回采过程中降低采动震动能量；在相邻工作面开采时，形成注浆充填支撑带与隔离煤柱共同支撑巨厚岩层的支撑体系，从而降低采动应力与震动能量；循环，直至完成采区内所有工作面采煤。
与坚硬岩层下采动震动的传统控制方法相比，本发明通过实施注浆充填，能够对巨厚岩层起到主动支撑作用，地面注浆充填不干扰井下采煤，且工作面无须采用条带布置，仍可布置正常的长壁工作面，采出率、效率明显提高。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种坚硬岩层下降低采动震动能量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取采区地质开采信息，根据坚硬岩层力学参数、坚硬岩层与煤层间距，确定坚硬岩层不破断所允许的最大工作面采宽，并在工作面之间留设50-70m隔离煤柱；
2)在采煤工作面开采前，沿工作面走向方向，在地表施工若干组钻孔，钻孔终孔施工于坚硬岩层底界面与工作面导水裂隙带顶界之间；
3)在采煤工作面开采过程中，根据采煤工作面与各组钻孔的间距，依次利用各组钻孔对坚硬岩层下的离层区实施注浆充填，利用注浆充填压力在采空区内形成若干个压实支撑带，各个支撑带的宽度为采煤工作面宽度的1/3。
2.根据权利要求1所述的坚硬岩层下降低采动震动能量的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述坚硬岩层与煤层间距h大于100m，坚硬岩层不破断所允许的最大工作面采宽为：式中，l为坚硬岩层破断距，为岩层破断角。
3.根据权利要求1所述的坚硬岩层下降低采动震动能量的方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述钻孔孔径控制在100-300mm。
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