CN106958446A - 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 - Google Patents
一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106958446A CN106958446A CN201710405582.5A CN201710405582A CN106958446A CN 106958446 A CN106958446 A CN 106958446A CN 201710405582 A CN201710405582 A CN 201710405582A CN 106958446 A CN106958446 A CN 106958446A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- section
- subsidence
- filling
- main key
- absciss layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008771 sex reversal Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明涉及采矿技术方法领域，尤其涉及一种急倾斜煤层开采岩层移动及地表沉陷的控制方法，包括步骤：S1：对采空区进行走向分段充填，所述的走向分段充填包括短段充填与长段充填，短段充填用于控制基本顶断裂后的滑落失稳，长段充填用于控制主关键层不发生破断；S2：对采空区上方的主关键层进行底部离层注浆，所述离层注浆配合长充填段控制主关键层不发生破断。本发明所述急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷控制方法具有实施灵活、成本低、安全高效、岩层移动控制稳定、减沉效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术方法领域，尤其涉及一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法。
背景技术
急倾斜煤层是指赋存倾角大于45°的煤层，此类煤层的安全高效机械化开采，岩层移动及地表下沉控制是一个世界性难题。我国急倾斜煤层的储量大约占煤炭总储量的17%，其年产量仅占全国煤炭总产量的3.8%。据统计，我国600多处国有重点煤矿和地方煤矿中，开采急倾斜煤层的矿井有100多处，比例占了16.5%。近年来随着矿井开采强度的增加，导致优质煤炭资源迅速枯竭，为保证矿井的可持续发展，许多矿区不得不考虑急倾斜煤层开采。
在国家能源结构性转变，实施节能减排和可持续发展战略方针的背景下，在不久的将来，煤炭无害开采必定是大势所趋，充填开采必将成为煤炭无害开采的主流，当前采空区进行充填，是仅有的一种资源损失小，降沉效果好的开采方法，然而由于充填开采技术存在需要大量的充填材料，充填成本高，目前只在少数矿区实践，较多问题仍有待解决，例如：当前采空区全部充填法需要大量的充填材料，并且大量的充填材料需要输送至充填工作面，大大增加了煤炭开采的技术难度和开采成本；由于对急倾斜煤层开采后的采空区进行充填，大倾角有利于充填体接顶，平均接顶率可达96%以上，采空区下部压实区甚至可达100%；然而，由于充填体材料仍具有一定的可压缩性，采空区充填后仍然会存在上覆岩层下沉以及主关键层弯曲下沉甚至断裂的问题，并导致地表下沉问题。
针对上述问题，本发明提出了一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法，丰富了急倾斜煤层的开采体系，对适应煤炭行业发展的迫切需要，具有重要经济、环境和社会价值。
发明内容
为了解决急倾斜煤层开采所带来的岩层及地表下沉问题，本发明旨在提供一种实施灵活、成本低、安全高效、岩层移动控制稳定、减沉效果好的急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法，包括如下步骤：
S1：对采空区进行走向分段充填，所述的走向分段充填包括短段充填与长段充填，短段充填用于控制基本顶断裂后的滑落失稳，长段充填+离层注浆用于控制主关键层弯曲下沉，且不发生破断；
S2：对采空区上方的主关键层进行底部离层注浆，所述离层注浆配合长段充填控制主关键层的弯曲下沉，且不发生破断。
进一步说明，所述S1：对其采空区进行走向分段充填的步骤包括：
（1）、根据矿山地质条件以及开采情况，或通过室内力学实验，确定出开采采动角（α）、基本顶极限跨距（l）、主关键层极限跨距（L）；
（2）、根据上述参数，通过工程类比取值或力学计算出长充填段（B）、短充填段（b）、充填柱体相互之间的间距（W）、注浆范围（M）以及短充填段的数量（n）；
（3）、随着回采工作面的推进，对采空区按照步骤（1）中计算好的短充填段（b）以及充填柱体相互之间的间距（W）按要求进行分段充填，使基本顶处在三铰拱式平衡结构状态之内；
（4）、当短充填段达到数量（n）要求后，继续对采空区按照步骤（1）中计算好的长充填段（B）进行充填。
进一步说明，所述S2：对采空区上方的主关键层进行底部离层注浆的步骤包括：
（1）、在对应长充填段（B）的地表钻孔至岩层主关键层底部，在长充填段（B）进行充填时监测主关键层底部离层情况；
（2）、当出现离层且离层稳定后，即可开始对离层范围（M）进行注浆，使主关键层底部离层悬顶范围小于主关键层极限跨距（L），从而使其不发生断裂。
进一步说明，所述S1和S2步骤在回采推进过程中循环进行，直至采区回采工作完成。
本发明的有益效果：本发明通过分段充填与离层注浆技术相结合，提高了单一部分充填或者离层注浆对岩层移动和地表下沉的控制效果，减少了充填物料，提高岩层稳定性，大大减小了地表沉降，达到了控制岩层移动及地表下沉的目的，实现了急倾斜煤层的无害开采的效果。
附图说明
图1为本发明的走向岩层移动及地表下沉控制示意图；
图2为本发明的基本顶岩块的三铰拱式破断极限平衡结构；
图中：1为长充填柱体，2为短充填柱体，3为三铰拱式平衡结构，4为离层区，5为注浆管道，6为离层充填区，L为主关键层极限跨距，l为基本顶极限跨距，B为长充填段，b为短充填段，W为充填柱体相互之间的间距，M为注浆范围，α为开采采动角。
具体实施方式
下面结合附图（如图1和图2），对本发明进行进一步的详细说明。
实施方案：
一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法，其实施步骤如下：
（1）、根据矿山地质条件以及开采情况，通过力学实验及工程类比取值或计算出开采采动角α、基本顶极限跨距l、主关键层极限跨距L、长充填段B及短充填段b、充填柱体相互之间的间距W、注浆范围M以及短充填段的数量n；
（2）、对采空区先进行短充填段b的充填，形成短充填柱体2，在间距W后，进行下一个短充填段b充填，控制基本顶处在三铰拱式平衡结构3状态之前的状态；
（3）、当达到短充填段b的数量要求后，对采空区进行长充填段B的充填，形成长充填柱体1；
（4）、在对应长分段充填段的地表钻孔至岩层主关键层底部，并监测离层情况，当充填柱体压缩后，中间岩层下沉，形成离层4；
（5）、离层出现后，通过注浆管道5对离层范围M进行注浆，形成离层充填区6，使长充填柱体1联合离层充填区6形成稳定支撑体，对主关键层形成支撑作用，使主关键层底部离层悬顶范围小于主关键层极限跨距L，从而不发生断裂；
（6）、循环进行前面的分段充填以及离层注浆，直至采区回采工作完成。
Claims (4)
1.一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：对采空区进行走向分段充填，所述的走向分段充填包括短段充填与长段充填，短段充填用于控制基本顶断裂后的滑落失稳，长段充填+离层注浆用于控制主关键层弯曲下沉，且不发生破断；
S2：对采空区上方的主关键层进行底部离层注浆，所述离层注浆配合长段充填控制主关键层的弯曲下沉，且不发生破断。
2.根据权利要求1所述的急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷控制方法，其特征在于：所述S1：对其采空区进行走向分段充填的步骤包括：
（1）根据矿山地质条件以及开采情况，或通过力学实验，确定出开采采动角（α）、基本顶极限跨距（l）、主关键层极限跨距（L）；
（2）根据上述参数，通过工程类比取值或工程力学计算出长充填段（B）、短充填段（b）、充填柱体相互之间的间距（W）、注浆范围（M）以及短充填段的数量（n）；
（3）随着回采工作面的推进，对采空区按照步骤（1）中计算好的短充填段（b）以及充填柱体相互之间的间距（W）按要求进行分段充填，使基本顶处在三铰拱式平衡结构状态之内；
（4）当短充填段达到数量（n）要求后，继续对采空区按照步骤（1）中计算好的长充填段（B）进行充填。
3.根据权利要求1所述的急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷控制方法，其特征在于：所述S2：对采空区上方的主关键层进行底部离层注浆的步骤包括：
（1）在对应长充填段（B）的地表钻孔至岩层主关键层底部，在长充填段（B）进行充填时监测主关键层底部离层情况；
（2）当出现离层且离层稳定后即对离层范围（M）进行注浆，使主关键层底部离层悬顶范围小于主关键层极限跨距（L），从而不发生断裂。
4.根据权利要求1所述的急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷控制方法，其特征在于：所述S1和S2步骤在回采推进过程中循环进行，直至采区回采工作完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710405582.5A CN106958446B (zh) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710405582.5A CN106958446B (zh) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106958446A true CN106958446A (zh) | 2017-07-18 |
| CN106958446B CN106958446B (zh) | 2019-02-12 |
Family
ID=59482672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710405582.5A Active CN106958446B (zh) | 2017-06-01 | 2017-06-01 | 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106958446B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107916933A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-17 | 河南理工大学 | 一种坚硬顶板煤层采空区空间留设方法 |
| CN108999634A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 中国矿业大学 | 地面钻孔实现水害防治和地表沉降控制的一孔多用方法 |
| CN109236297A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 裂充结合上行复采刀柱残采区遗留煤层的采煤方法 |
| CN109507393A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-22 | 山东科技大学 | 一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统及其方法 |
| CN109594985A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-09 | 太原理工大学 | 一种采动覆岩水力割缝的岩层与地表移动分布控制方法 |
| CN109630112A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-04-16 | 山东科技大学 | 一种切顶充填的n00采矿法 |
| CN109681206A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-04-26 | 华北科技学院 | 一种采煤填充控制地表沉降的方法 |
| CN113356830A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-07 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 基于开采空间关键层滞缓效应的浅表层生态水保护方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276267C1 (ru) * | 2005-03-10 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов |
| CN101021162A (zh) * | 2007-03-23 | 2007-08-22 | 开滦（集团）有限责任公司 | 覆岩离层注浆充填装置及注浆充填系统 |
| CN102011611A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 淄博市王庄煤矿 | 控制上覆岩层移动变形的高水膨胀材料条带式充填方法 |
| CN102704933A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 中国矿业大学 | 采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法 |
| CN103216236A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-24 | 中国矿业大学(北京) | 一种采场覆岩离层的注浆减沉方法 |
| CN105317459A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-10 | 中国矿业大学(北京) | 一种用于控制坚硬顶板大面积垮落灾害的分区充填方法 |
-
2017
- 2017-06-01 CN CN201710405582.5A patent/CN106958446B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276267C1 (ru) * | 2005-03-10 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ разработки склонных к самовозгоранию мощных крутых угольных пластов |
| CN101021162A (zh) * | 2007-03-23 | 2007-08-22 | 开滦（集团）有限责任公司 | 覆岩离层注浆充填装置及注浆充填系统 |
| CN102011611A (zh) * | 2010-11-30 | 2011-04-13 | 淄博市王庄煤矿 | 控制上覆岩层移动变形的高水膨胀材料条带式充填方法 |
| CN102704933A (zh) * | 2012-05-25 | 2012-10-03 | 中国矿业大学 | 采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法 |
| CN103216236A (zh) * | 2013-03-13 | 2013-07-24 | 中国矿业大学(北京) | 一种采场覆岩离层的注浆减沉方法 |
| CN105317459A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-10 | 中国矿业大学(北京) | 一种用于控制坚硬顶板大面积垮落灾害的分区充填方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107916933A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-04-17 | 河南理工大学 | 一种坚硬顶板煤层采空区空间留设方法 |
| CN108999634A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-14 | 中国矿业大学 | 地面钻孔实现水害防治和地表沉降控制的一孔多用方法 |
| CN108999634B (zh) * | 2018-07-26 | 2019-07-05 | 中国矿业大学 | 地面钻孔实现水害防治和地表沉降控制的一孔多用方法 |
| CN109681206A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-04-26 | 华北科技学院 | 一种采煤填充控制地表沉降的方法 |
| CN109236297A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-18 | 太原理工大学 | 裂充结合上行复采刀柱残采区遗留煤层的采煤方法 |
| CN109630112A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-04-16 | 山东科技大学 | 一种切顶充填的n00采矿法 |
| CN109594985A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-09 | 太原理工大学 | 一种采动覆岩水力割缝的岩层与地表移动分布控制方法 |
| CN109507393A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-22 | 山东科技大学 | 一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统及其方法 |
| CN109507393B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-04-16 | 山东科技大学 | 一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统及其方法 |
| CN113356830A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-09-07 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 基于开采空间关键层滞缓效应的浅表层生态水保护方法 |
| CN113356830B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-05-27 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 基于开采空间关键层滞缓效应的浅表层生态水保护方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106958446B (zh) | 2019-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106958446A (zh) | 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法 | |
| CN108661705B (zh) | 条采采空区四位一体综合治理施工方法 | |
| CN105240014B (zh) | 一种充填再造护巷煤柱条带回收房式遗留煤柱的方法 | |
| CN206174997U (zh) | 一种采动覆岩走向分区隔离注浆充填结构 | |
| CN106930763B (zh) | 一种充填复采特厚煤层残采区护巷煤柱的方法 | |
| CN108222938A (zh) | 一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法 | |
| CN203756206U (zh) | 一种新型软岩巷道底臌治理结构 | |
| CN207177964U (zh) | 一种废弃矿井采空区注浆充填结构 | |
| CN110671145A (zh) | 一种大采宽厚煤层开采复合注浆方法 | |
| CN106948843A (zh) | 一种双层多分支顺层钻孔注浆改造顶底板双重灰岩含水层方法 | |
| AU2013354613A1 (en) | Method of local filling to control surface subsidence in worked-out area | |
| WO2017101634A1 (zh) | 综采-充填混合开采工作面充填段长度确定方法 | |
| CN104675399B (zh) | 煤矿采掘充填一体化采煤方法 | |
| CN109667562A (zh) | 采动体瓦斯井上下联合全域抽采方法 | |
| CN106522966B (zh) | 砂卵石地层土压平衡矩形盾构顶掘减摩施工方法 | |
| CN109681206A (zh) | 一种采煤填充控制地表沉降的方法 | |
| CN112360550A (zh) | 一种沿空留巷中低位顶板离层区煤基固废膏体注充方法 | |
| WO2015168972A1 (zh) | 西部沙漠化矿区浅埋煤层的风积沙空场充填方法 | |
| CN103993881A (zh) | 一种长壁巷式胶结充填开采方法 | |
| CN109630112A (zh) | 一种切顶充填的n00采矿法 | |
| CN105822305A (zh) | 一种用于煤矿开采的覆岩隔离柱将充填减沉方法 | |
| CN108756944B (zh) | 采煤过程中控制地表塌陷的方法 | |
| CN105804752A (zh) | 一种煤矿条带开采中覆岩离层注浆减沉工艺 | |
| CN108868796A (zh) | 用于富水砂层下的盾构小半径曲线与大坡度下穿高层建筑群施工方法 | |
| CN102505949B (zh) | 一种煤层巷道过采空区的支护方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |