CN112096380A - 一种高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法 - Google Patents

一种高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法 Download PDF

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Abstract

一种浅埋高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法，属于煤矿高强度开采损伤控制及地表减损方法。本发明针对西部矿区浅埋高强度覆岩大损伤“两带”发育结构提出垮落带与离层裂隙带注浆充填形成低损伤“三带”覆岩结构，大大减缓了地表损伤。主要步骤包括：确定覆岩关键层所在位置；计算出关键层破断前最大挠度w；计算出离层裂隙带所需注浆量计算公式
Figure RE-DDA0002456735740000011
根据煤层工作面开采高度及顶底板性质确定垮落带高度H1；进而给出确保关键层不断裂的垮落带注浆量的计算公式Vk＝dH1L‑Vg‑(H1‑M)bdL。根据计算结果在工作面下位基本顶初次断裂后从地面打钻井向垮落带内注浆；在工作面推进至一次见方时，向离层裂隙体开始注浆；如摘要附图所示。该方法的实施能够大幅度降低浅埋高强度开采地表损伤程度，实现西部矿区生态脆弱地区绿色开采。

Description

一种高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法
技术领域
本发明涉及一种浅埋煤层高强度开采减损方法，具体是一种基于注浆控制岩层运移的开采损伤控制方法。
背景技术
随着科技与装备的进步，我国井工煤矿规模由上世纪九十年代的百万吨级(100-300万吨 /年)发展到本世纪初的千万吨级(1000-3000万吨/年)，开采集约化水平不断提高，成为提高煤矿安全保障程度、资源回收率和经济效益的重要途径。按照集约化开发布局，我国14个大型煤炭基地产量占全国的95％以上。高强度开采是集约化开采的重要方式，但带来的地表沉降快和变形大，进而损伤生态严重问题亟待解决。我国煤炭赋存与生态环境容量分布不均衡，“神东”矿区为代表的西部晋陕蒙宁甘煤炭产量占全国的3/4，但该区域生态脆弱、水资源匮乏，高强度开采加剧了矿区及周边的沙漠化、荒漠化。以“两淮”矿区为代表的东部矿区保障了华东地区能源供应，但高强度开采造成土地塌陷，造成矿业城市土地资源更加紧张。矿区地表生态损伤源于煤炭开采引起的覆岩变形、破断、运动造成的下位岩层采动损伤和由此造成的上位岩层和地表层传递损伤。因此，矿区生态修复的根本在于从开采源头最大限度的减少对地表生态的损伤，关键在于充分利用开采对覆岩和地表的损伤规律，实现人为对损伤传导进行控制。
综上所述，如何实现地表生态高效修复与高强度开采相协调，是煤炭行业的重大技术难题。但是由于高强度开采推进快、开采工作面尺寸大，上覆岩层破坏范围大、地表沉降速度快且变形量大，对地表及生态损伤程度高，资源开发与生态矿区建设矛盾突出等原因，很难实现从源头控制地表损伤程度。为此，本发明充分利用覆岩损伤传导特征，利用垮落带及离层裂隙带注浆手段控制地表关键层及地表移动状态，从而实现煤炭高强度开采与地表生态保护相协调。
发明内容
本发明的目的是要提供一种浅埋高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法。
本发明的目的是这样实现的：具体步骤如下：
a、根据覆岩钻孔柱状图计算出关键层所在位置，根据煤层采高M，顶板岩性分别计算出垮落带高度H1和裂隙带高度H2，煤层埋深为H。
b、当H2>H时，覆岩为“两带”发育结构，需要进行垮落带注浆；
c、当H2<H时，为“三带”发育结构，无需进行垮落带注浆；
d、由地表向垮落带内打地面钻孔，垮落带地面钻孔位置为工作面开切眼中部正上方；
e、在工作面推进至老顶初次断裂时，开始向垮落带均匀注浆，垮落带注浆量为Vk；
f、在工作面推进距离为L，工作面宽度为d；
g、在地表距开切眼d/2距离向关键层上部离层裂隙带内打地面钻孔；
h、当工作面推进距离L＝d时，开始进行离层裂隙带内注浆，注浆量为Vg；
i、当覆岩结构为“三带”结构时，则由步骤b直接进入步骤g
j、随着采煤工作面的不断推进，进行不间断注浆，注浆量按照推进长度L递增。其中注浆量的计算步骤及方法如下：
a、计算关键层不发生断裂的最大挠度w；
b、垮落带内顶板破碎后的碎胀系数为b；
c、离层裂隙带的注浆量为
Figure RE-GDA0002456735730000021
d、垮落带内的注浆量为Vk＝dH1L-Vg-(H1-M)bdL
附图说明
图1为高强度开采覆岩两带结构发育示意图；图2是高强度开采覆岩注浆位置及三带发育结构示意图；图3是注浆量计算示意图。图中，1-关键层；2-离层裂隙带；3-离层裂隙带地面注浆孔；4-垮落带地面注浆孔；5-工作面开切眼；6-垮落带；7-工作面；8-煤层；9-裂隙带； 10-地表；11-老顶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施作进一步的描述：
a、根据覆岩钻孔柱状图计算出关键层1所在位置，根据煤层8的采高M，顶板岩性分别计算出垮落带6高度H1和裂隙带9高度H2，煤层8埋深为H。
b、当H2>H时，覆岩为“两带”发育结构(图1)，需要进行垮落带6注浆；
c、当H2<H时，为“三带”发育结构(图2)，无需进行垮落带6注浆；
d、由地表10向垮落带6内打地面钻孔4，垮落带6地面钻孔4位置为工作面开切眼5中部正上方；
e、在工作面7推进至老顶初11次断裂时，开始向垮落带6均匀注浆，垮落带注浆量为 Vk；
f、工作面7推进距离为L，工作面7宽度为d；
g、在地表10距开切眼5的距离为d/2向关键层1上部离层裂隙带2内打地面钻孔3；
h、当工作面7推进距离L＝d时，开始进行离层裂隙带2内注浆，注浆量为Vg；
i、当覆岩结构为“三带”结构(图2)时，则由步骤b直接进入步骤g
j、随着采煤工作面7的不断推进，进行不间断注浆，注浆量按照工作面7推进长度L递增。其中注浆量的计算步骤及方法如下：
a、计算关键层1不发生断裂的最大挠度w；
b、垮落带6内顶板破碎后的碎胀系数为b；
c、离层裂隙带2的注浆量为
Figure RE-GDA0002456735730000031
d、垮落带6内的注浆量为Vk＝dH1L-Vg-(H1-M)bdL。

Claims (2)

1.一种浅埋高强度开采岩层运移注浆控制及注浆量计算方法，其特征是：
a、根据覆岩钻孔柱状图计算出关键层所在位置，根据煤层采高M，顶板岩性分别计算出垮落带高度H1和裂隙带高度H2，煤层埋深为H。
b、当H2>H时，覆岩为“两带”发育结构，需要进行垮落带注浆；
c、当H2<H时，为“三带”发育结构，无需进行垮落带注浆；
d、由地表向垮落带内打地面钻孔，垮落带地面钻孔位置为工作面开切眼中部正上方；
e、在工作面推进至老顶初次断裂时，开始向垮落带均匀注浆，垮落带注浆量为Vk；
f、在工作面推进距离为L，工作面宽度为d；
g、在地表距开切眼d/2距离向关键层上部离层裂隙带内打地面钻孔；
h、当工作面推进距离L＝d时，开始进行离层裂隙带内注浆，注浆量为Vg。
i、当覆岩结构为“三带”结构时，则由步骤b直接进入步骤g
j、随着采煤工作面的不断推进，进行不间断注浆，注浆量按照推进长度L递增。
2.上述浅埋高强度开采岩层运移注浆特征中垮落带注浆量Vk与裂隙带注浆量Vg可由以下步骤计算。
a、首先计算关键层不发生断裂的最大挠度w；
b、垮落带内顶板破碎后的碎胀系数为b；
b、离层裂隙带的注浆量为
Figure FDA0002371597790000011
c、垮落带内的注浆量为Vk＝dH1L-Vg-(H1-M)bdL。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903966A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 中国矿业大学(北京) 基于能量传递守恒的煤矿开采损伤范围确定方法
CN113389549A (zh) * 2021-07-22 2021-09-14 山东科技大学 一种基于关键层再造原理减缓采场矿压的方法
CN114183195A (zh) * 2022-02-15 2022-03-15 山东山矿机械有限公司 一种基于离层分布规律的地表沉陷控制注浆填充系统
CN114370250A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 山东省煤田地质局第三勘探队 基于地层勘探的采空区灾害治理方法
CN114575847A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 中国矿业大学(北京) 一种浅埋煤层保水开采与地下水库构建一体方法
CN114575848A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 中国矿业大学(北京) 一种浅埋煤层高强度开采下地表损伤控制方法
CN114607378A (zh) * 2022-03-28 2022-06-10 中国矿业大学 煤基固废覆岩隔离注浆充填保水采煤方法
CN114876403A (zh) * 2022-05-06 2022-08-09 河南理工大学 一种采动高位破裂空间注浆修复方法
CN115341900A (zh) * 2022-06-30 2022-11-15 国家能源投资集团有限责任公司 一种基于人造拱壳的覆岩减损降沉方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1786261C (ru) * 1990-09-04 1993-01-07 Институт Горного Дела Ан Казсср Способ выемки целиков
CN101070759A (zh) * 2007-05-04 2007-11-14 中国矿业大学 一种薄基岩浅埋煤层保水开采适用条件分类方法
CN106869966A (zh) * 2017-03-02 2017-06-20 宿州学院 一种离层水补给源的封堵方法
CN108708723A (zh) * 2018-05-02 2018-10-26 中国矿业大学 一种煤岩柱交替支撑无煤柱充填开采减沉方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1786261C (ru) * 1990-09-04 1993-01-07 Институт Горного Дела Ан Казсср Способ выемки целиков
CN101070759A (zh) * 2007-05-04 2007-11-14 中国矿业大学 一种薄基岩浅埋煤层保水开采适用条件分类方法
CN106869966A (zh) * 2017-03-02 2017-06-20 宿州学院 一种离层水补给源的封堵方法
CN108708723A (zh) * 2018-05-02 2018-10-26 中国矿业大学 一种煤岩柱交替支撑无煤柱充填开采减沉方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903966A (zh) * 2021-01-20 2021-06-04 中国矿业大学(北京) 基于能量传递守恒的煤矿开采损伤范围确定方法
CN113389549A (zh) * 2021-07-22 2021-09-14 山东科技大学 一种基于关键层再造原理减缓采场矿压的方法
WO2023000920A1 (zh) * 2021-07-22 2023-01-26 山东科技大学 一种基于关键层再造原理减缓采场矿压的方法
CN114370250A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 山东省煤田地质局第三勘探队 基于地层勘探的采空区灾害治理方法
CN114370250B (zh) * 2022-01-12 2023-05-05 山东省煤田地质局第三勘探队 基于地层勘探的采空区灾害治理方法
CN114183195A (zh) * 2022-02-15 2022-03-15 山东山矿机械有限公司 一种基于离层分布规律的地表沉陷控制注浆填充系统
CN114575847A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 中国矿业大学(北京) 一种浅埋煤层保水开采与地下水库构建一体方法
CN114575848A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 中国矿业大学(北京) 一种浅埋煤层高强度开采下地表损伤控制方法
CN114607378A (zh) * 2022-03-28 2022-06-10 中国矿业大学 煤基固废覆岩隔离注浆充填保水采煤方法
CN114876403A (zh) * 2022-05-06 2022-08-09 河南理工大学 一种采动高位破裂空间注浆修复方法
CN114876403B (zh) * 2022-05-06 2023-04-21 河南理工大学 一种采动高位破裂空间注浆修复方法
CN115341900A (zh) * 2022-06-30 2022-11-15 国家能源投资集团有限责任公司 一种基于人造拱壳的覆岩减损降沉方法
CN115341900B (zh) * 2022-06-30 2023-03-10 国家能源投资集团有限责任公司 一种基于人造拱壳的覆岩减损降沉方法

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