CN111677531A - 一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法 - Google Patents

一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法 Download PDF

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王开
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Abstract

本发明属于煤矿开采技术领域，具体是一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法。包括以下步骤。S100～采前获取冒落区的位置信息、冒落区高度信息以及冒落区宽度信息；S200～在复采工作面巷道及切眼掘进期间首先对步骤S100中标定的冒落区进行封闭加固处理；S300～待第一轮注浆结束后通过钻孔窥视确定加固区域稳定后，在第一轮注浆加固区域的基础上开始施工长注浆钻孔并进行分层注浆；S400～若标定冒落区仍有未处置区域则需要进行第三轮更长钻孔的注浆加固，之后视冒落区范围确定是否需要第四轮及更后轮次的注浆加固处置冒落区。S500～对于旧采残煤资源中的冒落区采前处置结束，开始复采工作面的正常回采。

Description

一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，具体是一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法。
背景技术
煤炭是我国重要的基础能源和原料，因此，合理、高效、有计划地开发利用煤炭资源，特别是稀缺煤炭资源，对于保障我国国民经济的稳步发展及国家安全具有重要意义。然而，上个世纪九十年代以前，我国煤炭工业发展受投资、开采工艺及装备水平的限制，许多矿井采用落后的巷柱式、巷放式或残柱式开采体系，其煤炭资源回收率不足30%，其中不乏无烟煤、焦煤等稀缺优质煤炭资源，造成我国煤炭资源大量的浪费，严重制约着我国煤炭工业可持续发展的战略要求。本发明定义采用巷柱式、巷放式或残柱式等开采方法称之为旧采，旧采遗留巷道称之为旧巷，旧采后遗留的煤炭资源称之为残煤，对残煤采用综合机械化开采称之为复采。
受旧采开采影响残煤赋存状态已遭到不同程度的破坏，旧巷在长期矿山压力作用下，顶板岩层破坏，进而垮落形成冒落区，由于冒落区的存在造成复采残煤工作面应力集中显著、煤壁片帮或端面冒落难以控制，给复采工作面的安全高效开采带来了较大的隐患，因此在进行旧采残煤工作面过冒落区成为采用综合机械化复采规模开发面临的基本问题。
但目前关于冒落区处置问题，多数集中于掘进巷道通过冒顶区的情况较多，且都是在正常回采的背景下，没有涉及到旧采残煤复采，例如，公开号CN106121717A公开了“一种煤矿掘进工作面高冒区注浆处理方法”提出了一种针对掘进工作面过高冒区的注浆处理方法；公开号CN104500090A公开了一种“利用发泡材料充填体接顶处理煤矿巷道冒顶的方法”，该方法首先在巷道支护较好段斜向上对冒顶区域施工注料孔，注入发泡型充填液，充填材料发泡形成整体固态充填物，并在此基础上采用架工字钢棚支护，通过冒顶区。公开号CN111075476A公开了“一种采煤机机载式冒顶处理机器人及其施工方法”，该方法针对冒顶处理过程中，需要空顶和登高作业、施工难度大且极易发生二次冒顶、施工人员安全难以保障等问题，在采煤机机身上安装冒顶处理机器人，利用液压缸的推移、升降实现冒顶处理机器人的移动、上升和下降，代替施工人员在冒顶区钻接顶方木生根孔、搭方木以及在方木上放置高强度高弹性橡胶袋(高强度高弹性橡胶袋能够适应冒顶区不同的空间形状，紧密支撑住顶板，防止二次冒顶)，通过注浆泵向高强度高弹性橡胶袋中注入快速凝固混凝土处理冒顶，实现采煤工作面通过冒顶区；公开号CN109763861A公开了“一种切眼内断层破碎带冒顶处理方法”首先采用钻孔探测顶板破碎状况，然后制造人工假顶，并向顶板冒落空洞区域注膨胀填充材料，接着注浆加固冒落边缘，对较为破碎的顶板区域进行补强支护，最后清理冒落区域，搭建施工平台，进行方木穿顶并成组安设液压支架。综合来看，上述公开发明仅是针对局部冒顶区的处置方法，且都是在掘进或回采时遇到冒顶区的处置方法，而对于在回采前本身存在大量冒顶区的旧采残煤资源以上方法均都不在适用。
由于旧采残煤中冒落区较大，且冒落区多是由旧巷顶板垮落形成，一般延伸较长，因此很难一次性完全将冒落区注浆完毕，特别对于厚煤层，如果将这些区域全部注浆，则存在注浆材料消耗严重、注浆工程量大、材料运输困难等问题，还会增加吨煤成本，降低企业利润。
因此，基于以上分析，亟需一种能够在采前处置旧采残煤资源中的大量冒落区的方法，方便复采工作面快速、安全、高效通过冒落区。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法。
本发明采取以下技术方案：一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法，包括以下步骤。
S100～采前获取冒落区的位置信息、冒落区高度信息以及冒落区宽度信息，并在回采工作面设计图纸中标注相关信息。
S200～在复采工作面巷道及切眼掘进期间首先对步骤S100中标定的冒落区进行封闭加固处理，形成注浆封堵层，然后对标定冒落区进行短钻孔分层注浆加固，形成第一轮注浆加固区域。
S300～待第一轮注浆结束后通过钻孔窥视确定加固区域稳定后，在第一轮注浆加固区域的基础上开始施工长注浆钻孔并进行分层注浆，形成第二轮注浆加固区域。
S400～第二轮长钻孔注浆结束后，若标定冒落区仍有未处置区域则需要进行第三轮更长钻孔的注浆加固，之后视冒落区范围确定是否需要第四轮及更后轮次的注浆加固处置冒落区。
S500～对于旧采残煤资源中的冒落区采前处置结束，开始复采工作面的正常回采。
所述的步骤S200、S300以及S400中，选用不同注浆浆液通过不同注浆钻孔分层注浆形成注浆承载层和注浆截割层，注浆承载层上方垮落矸石不注浆。
与现有技术相比，本发明采用递进式短、长钻孔多轮注浆解决了冒落区碎裂围岩长距离钻孔施工困难的问题，实现了长距离冒落区碎裂围岩的注浆加固；注浆时选用不同注浆浆液在冒落区碎裂围岩中进行分层注浆形成注浆承载层与注浆截割层，注浆承载层上部不注浆，节省了注浆成本；对冒落区的处置与巷道掘进是平行作业，采前处置后复采工作面可正常回采，消除了回采时工作面过冒落区需要停机作业的弊端。
附图说明
图1为本发明一种旧采残煤复采工作面冒落区采前处置方法递进式多轮注浆示意图；
图2为本发明一种旧采残煤复采工作面冒落区采前处置方法短、长注浆钻孔布置示意图；
图3为本发明一种旧采残煤复采工作面冒落区采前处置方法分层注浆第一轮注浆示意图；
图例说明，1-复采工作面巷道；2-复采工作面切眼；3-探明的旧采残煤资源冒落区；4-注浆封堵层；5-第一轮注浆区域；6-第二轮注浆区域；7-未注浆区域；8-短注浆钻孔；9-长注浆钻孔；10-注浆截割层；11-注浆承载层；12-冒落矸石。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，一种旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法，其步骤包括：
S100～采用瞬变电磁法、音频电透法、无线电波坑道透视法、单点震波法以及槽波地震法等物探联合探测技术结合地质调查评价，获取冒落区3信息，并在复采工作面设计图中做出标定。
S200～在复采工作面巷道1及切眼2掘进期间首先对步骤1中标定的冒落区3进行封闭加固处理，形成注浆封堵层4，然后对标定冒落区3进行短钻孔8分层注浆加固，形成第一轮注浆加固区域5。
S300～第一轮注浆结束后通过钻孔窥视确定第一轮注浆加固区域5稳定后开始第二轮长钻孔9分层注浆，由于冒落区岩体破碎，实施长钻孔注浆很难保证注浆钻孔的施工质量，而第一轮注浆加固区域5稳定后能够有效确保长钻孔的施工质量，注浆后形成第二轮注浆加固区域6。
S400～第二轮长钻孔注浆结束后，若标定冒落区3仍有未处置区域则需要进行第三轮更长钻孔的注浆加固，之后视冒落区范围确定是否需要第四轮及更后轮次的注浆加固处置冒落区。
S500～对于旧采残煤资源中的冒落区采前处置结束，开始复采工作面的正常回采。
一种旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法，图1为递进式多轮注浆示意图，如图所示首先在冒落区3外沿封闭加固形成注浆封堵层4，然后对冒落区3实施递进式短、长钻孔注浆，分别形成第一轮注浆加固区域5、第二轮注浆加固区域6，然后视冒落区3范围确定是否需要在未注浆区域7进行后续轮次的注浆加固。图2短、长钻孔注浆示意图，由于冒落区围岩破碎给施工长注浆钻孔9带来很大的困难，所以先用短钻孔8注浆形成第一轮注浆加固区，待注浆区稳定后再使用长钻孔9进行第二轮注浆，解决了长钻孔不易施工的难题。图3为分层注浆（以第一轮注浆为例）示意图，选用不同注浆浆液通过不同注浆钻孔分层注浆形成注浆截割层10、注浆承载层11，注浆承载层11上方垮落矸石12不注浆，减少了注浆量，节约了注浆成本。

Claims (2)

1.一种厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100～采前获取冒落区的位置信息、冒落区高度信息以及冒落区宽度信息，并在回采工作面设计图纸中标注相关信息；
S200～在复采工作面巷道（1）及切眼（2）掘进期间首先对步骤S100中标定的冒落区（3）进行封闭加固处理，形成注浆封堵层（4），然后对标定冒落区（3）进行短钻孔（8）分层注浆加固，形成第一轮注浆加固区域（5）；
S300～待第一轮注浆结束后通过钻孔窥视确定加固区域稳定后，在第一轮注浆加固区域（5）的基础上开始施工长注浆钻孔（9）并进行分层注浆，形成第二轮注浆加固区域（6）；
S400～第二轮长钻孔注浆结束后，若标定冒落区（3）仍有未处置区域则需要进行第三轮更长钻孔的注浆加固，之后视冒落区范围确定是否需要第四轮及更后轮次的注浆加固处置冒落区；
S500～对于旧采残煤资源中的冒落区采前处置结束，开始复采工作面的正常回采。
2.根据权利要求1所述的厚煤层旧采残煤复采工作面冒落区的采前处置方法，其特征在于：所述的步骤S200、S300以及S400中，选用不同注浆浆液通过不同注浆钻孔分层注浆形成注浆承载层（10）和注浆截割层（10），注浆承载层（11）上方垮落矸石（12）不注浆。
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