CN113175325B - 基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，包括如下步骤：在煤铀共生区域从地面打钻至煤炭赋存地层以获得地质信息；由地质信息确定岩层结构中的结构关键层和隔水层；在采煤区间隔设置多个短壁采煤工作面，且多个短壁采煤工作面同时推进形成多个工作面间隔条带协同开采；在短壁采煤工作面的后方及两侧位置切断顶板；从工作面及留设巷道向采空区充填体上方顶板岩层打钻孔，并对相互连通的裂隙群和顶板离层裂隙分别注浆充填；在下方煤层开采充填完毕后，从巷道钻孔至结构关键层上部，并以低于铀矿含水层孔隙压力的水压向结构关键层注水；当发现煤层顶板水中的铀、氡放射性元素超标时，对隔水层进行及时注浆修复。
Description
技术领域
本发明涉及地下矿产资源采集领域，尤其涉及一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法。
背景技术
铀矿是中国重要的战略资源和能源矿产。中国北方铀矿资源较丰富，其中新疆伊犁盆地、鄂尔多斯盆地、吐哈盆地等相继发现了特大型砂岩型铀矿床，其探明资源储量接近全国储量的一半。这些砂岩型铀矿赋存于煤层上方的铀矿含矿含水层中，采用CO2+O2地浸开采工艺是现有技术下最高效、环保的方案。CO2+O2地浸采铀是在一定地层孔隙水压条件下将铀矿氧化成为离子溶解在地层水中，此种开采工艺会使得地层水富含铀元素，开采周期一般长达十几年。同时在铀矿床下方存在异体共生煤矿资源，对煤层的开采会形成导水裂隙将砂岩型铀矿含矿含水层与煤层导通，不仅造成铀矿层孔隙水压降低、铀矿资源流失而使铀矿变成不可采的呆矿；同时铀矿床的地层水流至下方的煤层后会造成采煤工作面放射性元素超标、巷道顶板湿软难支护等问题。因此，这种“上铀下煤”型的砂岩型铀矿和煤矿资源形成相互间的开采矛盾，急需有效的煤矿铀矿协调开采方案来解决。
对于这种上铀下煤型的异体共生资源，如果先开采煤矿，在不采取有效措施的前提下，煤矿顶板中的裂隙最终会向上发育至铀矿地层而破坏铀矿床含水层，最终导致铀矿不能进行溶浸开采；但是如果先开采铀矿，由于铀矿的开采周期长达十几年，相关的煤矿企业经济效益将受到显著影响。因此，必须发展铀矿和煤矿协调开采的技术体系，才能实现两种资源的有效开发利用。
申请号为：201610397374.0，专利名称为《一种绿色保水煤铀协调开采系统及其应用方法》，通过冻结砂岩型铀矿周围的含水层，形成阻止地层水侧向运移的防水幕布实现保水开采；但是这种方法并不能防止铀矿中的地层水通过铀矿床底部的裂隙向外渗漏，而且长时间冻结地层水的施工成本非常高。
申请号为：201510929534.7，专利名称为《一种防止地浸方式铀矿开采中地下水位下降的方法》，通过在铀矿含水层周围钻孔注入高压水形成高压水帷幕来补充采煤引起的地下水损失并阻止铀矿床中的地下水流动；但是这种方法的注水源来自煤矿井下抽水，不仅运作成本高环境污染大，并且煤矿开采过后，对铀矿床的保护难以持续。
申请号为：201410715657.6，专利名称为《一种近距煤层群保水开采方法》，介绍了近距离煤层开采中顶板垮落带高度、采高及采煤工艺确定方法，但是这种方法基于传统采煤的“跨落法”顶板管理理念，采煤后最终仍将由于地下空间的存在造成上覆顶板破断和导水裂隙带向上发育，不能从长远角度解决煤与砂岩型铀矿协调开采的矛盾。
申请号为：201710599079.8，专利名称为《一种浅埋煤层保水开采方法及其应用》，为了解决煤矿开采与充填的时间矛盾，在采区分阶段沿煤层倾向掘进多条巷道进行采煤，掘进完成后对巷道进行充填。这种以掘进代替长壁截割的采煤方法对减小顶板裂隙发育具有一定作用，但不同阶段的掘进巷道距离较远，不同掘进巷道的顶板应力场相互影响关系微弱，掘进工作面应力集中程度高导致围岩破碎的问题不能很好解决；并且充填时间相对掘进时间落后，形成的顶板裂隙网络经过长时间演化仍可能威胁上部含水层导致渗漏，因而不能从长远角度解决煤与砂岩型铀矿协调开采的矛盾。
申请号为：202011190149.2，专利名称为《采前注浆建造结构关键层抑制导水裂缝带发育的方法》，介绍了在传统采煤工艺的基础上通过地面定向钻井在预计的导水裂隙带注浆人工建造结构关键层，达到抑制采动裂隙发育的方法。该注浆方法虽然能提高结构关键层的强度和厚度，但是采煤过程中仍然存在由于采空区诱使顶板围岩运动造成顶板裂隙发育并且裂隙空间由于重力沉降向上演化的关键过程，只能作为煤层上方含水层的短期保护方法，仍然无法从长远角度解决煤与砂岩型铀矿协调开采的矛盾。
从上述举例可以看出：(1)针对上铀下煤型煤与共生砂岩型铀矿资源，已有发明技术并没有针对砂岩型铀矿的含矿层只位于含水层内一部分但是含水层却广泛覆盖煤层的特征，提出保护铀矿与煤层间隔水层的关键性解决方案；(2)现有保水开采方案是在传统单一开采煤炭的背景下提出的，提出的方案是对“垮落法”顶板管理的改进，因而这些方案只能在相对较短的煤矿回采期间保证煤层上方水体的安全；但是煤层回采后地层由于重力沉降，裂隙经过长时间向上演化最终破坏铀矿含铀含水层，对铀矿资源产生损害，所以传统基于单一煤矿的保水开采方案并不能解决相对开采周期较长的煤铀协调开采中的矛盾；(3)长期保护岩层的关键是使岩层保持完整和原位，而现有的岩层控制方案，由于最终在煤炭采完后允许岩层破坏，没有综合解决围岩由于应力集中而破碎和岩层由于挠曲运动而破断等两个诱发地层裂隙的重要问题；因此在单一煤矿开采工程背景下，已有的岩层控制方案和标准不能完全适用于煤铀协调开采。
发明内容
本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
本发明提出一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，包括如下步骤：
S10：地质探测：在煤铀共生区域从地面打钻至煤炭赋存地层以获得地质信息；
S20：确定结构关键层和隔水层：根据步骤S10中所获得的地质信息确定岩层结构中对采空区上覆地层起主要支撑作用且不发生失稳破断的结构关键层和阻止铀矿含水层水体向煤层流动的隔水层；
S30：布置采煤工作面：在采煤区间隔设置多个短壁采煤工作面，且多个短壁采煤工作面同时推进形成多个工作面间隔条带协同开采；
S40：转移顶板应力：在所述短壁采煤工作面的后方及两侧位置形成切顶裂隙，该切顶裂隙由切断顶板岩层而获得，其中，所述切顶裂隙靠近煤层且远离结构关键层；
S50：控制结构关键层的稳定性：在煤层间隔多条带协同开采过程中，采用支护装置支撑采煤工作面顶板；
S60：修复地层裂隙：当顶板与密实充填体稳定接触后，从工作面及留设巷道向充填体上方顶板岩层打钻孔，以确定密实充填体上方顶板岩层的裂隙空间发育层位和裂隙类型，并对相互连通的裂隙群和顶板离层裂隙分别注浆充填；
S70：补充渗透压：当隔水层较薄或者隔水层隔水能力较差时，在下方煤层开采充填完毕后，通过巷道钻孔至结构关键层上部，并以低于铀矿含水层孔隙压力的水压向结构关键层注水，增加结构关键层的孔隙压力，降低隔水层孔隙压力梯度；
S80：监测铀矿含水层：当发现煤层顶板水中的铀、氡放射性元素超标时，对隔水层进行及时注浆修复。
另外，根据本发明的基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，还可以具有如下技术特征：
在本发明的一个示例中，在步骤S10中，所述钻孔在退钻过程中进行全钻孔灌浆封堵。
在本发明的一个示例中，在步骤S20中，
所述结构关键层为靠近铀矿矿床的一层或者多层的坚硬厚岩层；
所述隔水层为靠近铀矿含水层下端的泥岩层或者细粉砂岩层。
在本发明的一个示例中，在步骤S30中，同时推进形成多个工作面间隔条带协同开采包括：
将条带间的未开采的工作面作为煤柱支撑工作面顶板，同时利用间隔的多个联合采动工作面扩大高位顶板岩层扰动范围，在煤层上方形成高位岩层支撑结构。
在本发明的一个示例中，在步骤S40中，各个工作面的所述切顶裂隙彼此错开，且相互不连通。
在本发明的一个示例中，在步骤S40中，所述切顶裂隙的位置由由下方起支撑作用的煤柱或密实充填体的尺寸而确定。
在本发明的一个示例中，在步骤S50中，还包括：
在液压支架所处的工作面上方顶板进行全锚索支护吊顶和锚杆锚网联合支护。
在本发明的一个示例中，所述锚索的上端固定连接在切顶裂隙所处的岩层。
在本发明的一个示例中，在步骤S70中，还包括：
通过地面钻孔只铀矿含水层底部的岩层界面处，进行注浆加固，形成注浆防渗阻水带，增强隔水层的隔水能力。
在本发明的一个示例中，在步骤S80中，所述注浆修复包括：
由地面钻孔至隔水层上端的岩层界面进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带；
和/或
由巷道钻孔至隔水层下端的岩层界面进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带。
在本发明的一个示例中，当修复断层或构造陷落柱地质构造时，采用不含水或低含水量的高水或超高水注浆材料，利用其吸水凝固结特性增强顶板裂隙对水体的阻隔能力以及对含水裂隙的修复能力。
下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1为根据本发明实施例的结构关键层选取和切眼切顶卸压的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的多条带间隔工作面协调开采的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的多条带间隔工作面协同二次开采的结构示意图；
图4为根据本发明实施例的切顶卸压后顶板岩层间的相互支撑结构示意图；
图5为根据本发明实施例的岩层充填支护与裂隙封堵的结构示意图；
图6为根据本发明实施例的地层裂隙封堵的结构示意图；
图7为根据本发明实施例的岩层渗透压补充的结构示意图。
附图标记列表：
铀矿10；
铀矿含水层20；
隔水层30；
结构关键层40；
粗砂岩结构关键层41；
中砂岩亚结构关键层42；
其他岩层50；
煤层60；
支撑煤柱61；
工作面70；
切眼71；
液压支架80；
压裂切顶钻孔90；
地质结构100；
切顶裂隙110；
充填体120；
待开采工作面130；
锚索140；
锚索局部支撑结构141；
高位岩层支撑结构150；
顶板裂隙160；
铀矿抽采井170；
防渗阻水带180；
注浆钻孔190；
注浆封堵裂隙200；
巷道210；
渗透压补偿带220；
地面注浆钻孔230；
井下注液钻孔240。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
以某地质结构100为例进行说明，其结构由上至下依次为铀矿含水层20、隔水层30、结构关键层40、其他岩层50和煤层60；铀矿10与煤矿在资源空间赋存关系上是异体共生关系，其中铀矿10位于可采煤层60之上，在平面上与可采煤层重叠，埋深500m，铀矿10距煤层60为200m，铀矿含水层20底部距煤层60顶部140m，其下分别为2m厚的砾岩层、5m厚的泥岩层、105m厚的以粗粒砂岩为主夹杂少量中粒和细粒砂岩的砂岩层、20米厚的中砂岩层、5米厚的粉砂岩层、3米厚泥岩层和2.5米厚的煤层60。
由于铀矿含铀含水层在平面上覆盖煤层60面积较大，该地质条件下开采煤层60容易造成顶板发生复合破断而导通煤层60采空区与铀矿含水层20，造成含水层中富含铀矿10的水体向煤层60采空区流动，一方面降低铀矿10富集程度和破坏使用CO2+O2地浸工艺开采铀矿10所必须的孔隙流体压力条件而最终使得铀矿10成为不可采的呆矿；另一方面大量含铀水体涌入煤层60造成淹井、辐射超标、顶板湿软难控制等系列灾害。由此形成了铀矿10和煤矿资源开采的矛盾。
为了解决上述开采的矛盾，本发明提出一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，包括如下步骤：
S10：地质探测：在煤铀共生区域从地面打钻至煤炭赋存地层以获得地质信息；具体包括探测地层的层位、岩性、结构构造、地层接触关系、孔隙水压力、地应力等。根据打钻获得的岩心测试各地层的岩石物理力学性质参数；所述地层岩石物理力学性能参数包括密度、颜色、孔隙度、渗透性、裂纹密度、裂纹连通性、吸水膨胀特性、抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、断裂韧性等。探测钻孔的密度依据地层构造的复杂程度确定，并对断层、陷落柱、溶洞等易导水的地质构造重点探测；作为优选地，所有钻孔退钻过程中进行全钻孔灌浆封堵。
S20：确定结构关键层40和隔水层30：根据步骤S10中所获得的地质信息确定岩层结构中对采空区上覆地层起主要支撑作用且不发生失稳破断的结构关键层40和阻止铀矿含水层20水体向煤层60流动的隔水层30；
也就是说，如图1所示，根据上述的钻孔地质信息，105m厚的以粗粒砂岩为主夹杂少量中粒和细粒砂岩的砂岩层为接近铀矿10矿床的坚硬厚岩层，可作为结构关键层40；而105m厚砂岩层下部的20米厚的粉砂岩层具有较好的刚度和硬度，作为亚结构关键层；105m厚砂岩层上部的5m厚的泥岩层靠近铀矿含水层20底界且其岩性致密，遇水具有一定的膨胀特性可作为隔水层30。
S30：布置采煤工作面70：在采煤区间隔设置多个短壁采煤工作面70，且多个短壁采煤工作面70同时推进形成多个工作面70间隔条带协同开采；
多短壁工作面70间隔条带协同开采的目的是减小短壁工作面70顶板的局部弯曲挠度和开采扰动区顶板的整体弯曲挠度，使煤层60上方的顶板岩层下沉更加均匀，降低顶板破断风险；同时多工作面70间隔条带式推进首先是利用条带间的待开采的工作面130作为支撑煤柱61支撑工作面70上方的顶板岩层，同时利用间隔的多个联合采动工作面70扩大高位顶板岩层扰动范围，在煤层60上方形成更大的高位岩层支撑结构150，充分发挥高位岩层的自承载性能，降低采动工作面70上方顶板的应力集中程度，从而减小围岩破碎程度。工作面70的面长可通过计算顶板上方采动裂隙发育高度确定，以最终形成的采动裂隙不破坏铀矿10与煤矿之间的隔水层30为准，具体的设计方案可参照采矿学中承压含水层下采煤工作面70裂隙带发育高度的相关计算公式。
从地面施工井巷进入煤层60，所有井巷壁帮在正常支护设计的基础上额外喷浆，实现煤壁的防火密封；工作面70采动前使用水力压裂技术充分弱化煤层60，提高煤炭的采出率，减小煤自燃风险；例如，如图2所示，按带区式划分准备5个短壁采煤工作面70，每个工作面70的宽度依据采矿学理论中的岩层冒落关系、结构关键层40极限跨据、相邻矿井顶板裂隙160发育高度数据统计规律以及设计安全系数等因素设计为100m宽，采高2.5m。
工作面70回采前，通过压裂切顶钻孔90，采用水压致裂成套技术装备在切眼71处朝工作面70后方切断20m厚中砂岩亚结构关键层，后方切顶裂隙110位置与工作面切眼71的水平距离依据采矿学中采场围岩控制相关理论在考虑切眼71后方的煤柱承载能力和上方离层顶板传递至采空区的载荷等因素的基础上综合设计为60m。
如图2、图4所示，选取5个工作面70中的3个相互间隔工作面70，同步回采；回采期间待开采的工作面70作为煤柱支撑上覆岩层，多工作面70间隔条带协同开采的目的是为了扩大顶板岩层扰动范围，在远场形成更大的范围的高位岩层支撑结构150，充分发挥岩层的自承载性能，从而在一定程度上释放开采区域顶板的应力，减少顶板岩层由于应力集中发生破碎。沿着采煤工作面70两侧对开采区域上方的中砂岩亚结构关键层切断，切断远场应力向工作面70传播的路径，使得高位岩层支撑结构150充分承载远场应力，并尽快实现工作面70顶板卸压从而减小破碎程度。切断的中砂岩亚结构关键层由支撑煤柱61支撑，亚结构关键层下方顶板岩层通过锚索140固定在亚结构关键层上，形成锚索局部支撑结构141，增强顶板刚度，减小顶板下沉挠度。综合顶板应力转移、顶板支护等措施，减小顶板因为应力集中造成的岩石破碎和下沉变形而形成的岩体梁破断，最终促成“顶不动，顶不断”的效果。
需要指出的是，如图3所示，待第一批回采的三个工作面推进完毕，利用这三个工作面形成的采空区稳定充填支护体作为支柱，替换原先留下的两个待开采工作面支撑切断的上覆顶板，利用充填时预留的巷道作为回采巷道，将两个待开采工作面以同样的开采支护方式进行煤炭资源回收。如此重复布置多条态协同开采工作面，实现对全境煤炭资源的开采。
S40：转移顶板应力：在所述短壁采煤工作面70的后方及两侧位置形成切顶裂隙110，该切顶裂隙110由切断顶板岩层而获得，其中，所述切顶裂隙110靠近煤层60且远离结构关键层40；
如图4所示，回采前在工作面70切眼71后方适当切断顶板岩层，切断顶板的岩层层位为距离煤层60较近但是远离粗砂岩结构关键层41的低位中砂岩亚结构关键层42或者结构关键层。在工作面70推进过程中同样持续切顶，作为优选地，各工作面70的切顶位置适当错开，确保各工作面70间的切顶裂隙110不互相连通；其中，工作面70设置切顶裂隙110的目的有两个：一是为了利于切断岩层以下的顶板与上方顶板实现卸力，促进高位岩层支撑结构150的形成，以尽快实现工作面70顶板卸压从而减小破碎程度，二是为了切断远场应力通过工作面70上方低位亚结构关键层顶板或者结构关键层顶板传递到工作面70的应力路径从而降低工作面70顶板破断的风险。
切断的顶板岩层及下方岩层重量主要由下方的煤柱和采空区密实充填体120支撑，形成的高位自承载支撑结构岩层荷载则由远场煤柱支撑；切断的顶板岩层同时作为其下方顶板岩层锚索支护的悬吊受力点；顶板向后切断的位置由下方起支撑作用的煤柱或密实充填体120尺寸决定，下方起支撑作用的煤柱或密实充填体120尺寸要以能支撑起该支撑体上方离层顶板传递至采空区的载荷为准。值得说明的是，切顶的具体实现可借助煤矿开采领域的水力压裂切顶成套技术与装备。
S50：控制结构关键层40的稳定性：在煤层60间隔多条带协同开采过程中，采用支护装置支撑采煤工作面70顶板；一般地，支护装置包括：液压支架、锚索、锚杆锚网、采空区充填体等；
选用大吨位液压支架80，支撑采煤工作面70顶板，在工作面70回采过程中给顶板提供足够支撑力减小顶板下沉；紧随液压支架80对工作面70上方顶板进行全锚索140支护吊顶，锚索140将中砂岩亚结构关键层42及下方顶板岩层连接为整体，形成锚索局部支撑结构141，使顶板间相互支撑，增大顶板整体刚度，降低顶板下沉挠度，同时方便在采空区对顶板进行全局密实充填支护。
可以理解的是，煤层60间隔多条带协同开采过程中，采用大吨位液压支架80支撑采煤工作面70顶板，避免顶板下沉破断。同时紧随工作面70推进在后方采空区及时进行密实充填以最终阻止顶板岩层下沉，密实充填体120支护强度的最低标准为顶板最终下沉量不造成结构关键层形成贯通裂隙。
如图5所示，紧随工作面70推进在后方采空区及时充填水砂、矸石等形成支撑充填体120来支护顶板，充填支护强度的最低标准为顶板最终下沉量不造成结构关键层40形成贯通裂隙；采空区充填的目的是填补地层空间，支撑下沉地层，达到长时间控制地层下沉破断的目的；采空区充填过程中保留工作面70侧面的两条巷道210，作为地层裂隙监测修补的作业通道，同时服务相邻的待开采工作面130。
当第一次回采的一批工作面70推进完毕后，使用已采工作面70采空区的充填体120支撑顶板，使用充填留设的巷道210作为回采巷道210对相邻的待采工作面130进行回采，如此循环直至所有的采煤工作面70回采完毕，原有的煤层60全部替换为充填体120结构。
结构关键层40稳定性控制是为了最大程度减小煤层60采空后上方顶板的沉降量从而避免顶板整体破断和地层裂隙演化，消除采煤扰动形成的地层裂隙对隔水层30长期潜在威胁，保障隔水层30的对铀矿含水层20的阻隔作用。大吨位矿用液压支架80是煤矿井下常用装备，在煤铀协调开采中需要扩大其承载能力。采空区充填是煤矿开采领域成熟的新技术，充填的材料可选用水砂、矸石、高水材料、膏体等，充填方式是全局密实充填。
S60：修复地层裂隙：当顶板与密实充填体120稳定接触后，从工作面70及留设巷道210向充填体120上方顶板岩层打钻孔，以确定密实充填体120上方顶板岩层的裂隙空间发育层位和裂隙类型，并对相互连通的裂隙群和顶板离层裂隙分别注浆充填；
如图5、图6所示，待采空区形成的充填体120已经对上方的顶板形成稳定支撑后，向顶板岩层打钻，测量采空区上方顶板裂隙160的空间发育层位和裂隙类型。对相互连通的裂隙群和顶板离层裂隙分别注浆充填。注浆充填的作用一方面可以填实顶板裂隙160空间减少由于后续顶板下沉而引起的顶板内部裂隙演化，另一方面在顶板裂隙160发育程度较低的时期就进行裂隙修复，尽早阻止裂隙向上发育，增加裂隙修复的有效性，有助于保持采掘扰动后的岩层综合隔水能力。
对顶板裂隙160及时进行注浆修复，一方面保留顶板的堵水能力，另一方面及时阻止顶板由于内部存在裂隙空间而发生运动导致岩层内部裂隙向高位顶板演化。综合顶板岩层短期和长期支护，减小顶板岩层在采煤工作面70回采过程中的破坏和运动，并对顶板岩层中的裂隙及时修复，从而实现对顶板岩层“支得住、填得紧，堵的严”的效果，充分保留顶板岩层的原位和岩体完整。
S70：补充渗透压：如图7所示，当隔水层30较薄或者隔水层30隔水能力较差时，在下方煤层60开采充填完毕后，通过巷道210钻孔至结构关键层40上部形成井下注液钻孔240，并以低于铀矿含水层20孔隙压力的水压向结构关键层40注水，增加结构关键层40的孔隙压力，降低隔水层30孔隙压力梯度；这样一方面可以减小隔水层渗流速率，另一方面能够降低隔水层30岩体在高孔隙压力梯度下形成水力裂缝的风险。
S80：监测铀矿含水层20：当发现煤层60顶板水中的铀、氡放射性元素超标时，对隔水层30进行及时注浆修复；
如图6所示，在铀矿10采用CO2+O2地浸开采过程中通过煤矿留设的巷道210观测顶板渗水情况，利用采煤巷道210建成对煤矿铀矿10间岩层隔水性能的检测网；若发现煤层60顶板水中铀、氡等放射性元素超标，分别通过煤矿留设巷道210和地面对相应的隔水层30进行注浆修复；通过注浆修复可以增强隔水层30的隔水能力、制造注浆防渗阻水带180，阻止铀矿含水层20中的水体通过隔水层30向结构关键层40渗透，减小隔水层30孔隙水压力梯度和渗流速率，防止隔水层30在由于孔隙压力梯度过大而发生破坏。
在本发明的一个示例中，在步骤S20中，
所述结构关键层40为靠近铀矿矿床的一层或者多层的坚硬厚岩层；具体为保护隔水层30不发生破坏的为结构关键层40；
所述隔水层30为靠近铀矿含水层20下端的泥岩层或者细粉砂岩层；
具体地，关于结构关键层40的选择依据可参考材料力学中有关板/梁结构设计中的刚度和强度设计原则以及采矿学中有关顶板破断理论的相关判据；而关于隔水层30的选择原则为结构关键层40上方靠近铀矿含水层20底界的岩层，岩性为泥岩或者细粉砂岩的岩层为优选对象。
在本发明的一个示例中，在步骤S30中，同时推进形成多个工作面70间隔条带协同开采包括：
将条带间的待开采的工作面130作为支撑煤柱61支撑工作面顶板，同时利用间隔的多个联合采动工作面70扩大高位顶板岩层扰动范围，在煤层60上方形成高位岩层支撑结构150。
在本发明的一个示例中，在步骤S50中，还包括：
在液压支架80所处的工作面70上方顶板进行全锚索140支护吊顶和锚杆锚网联合支护；
对液压支架80对工作面70上方顶板进行全锚索140支护吊顶和锚杆锚网联合支护，降低顶板挠曲程度和垮落风险；作为优选地，所述锚索140的上端固定连接在切顶裂隙110所处的岩层；利用锚索140将切顶岩层与其下方的顶板岩层连接为整体，提升锚固体整体刚度，减小下方顶板岩层的下沉量，降低低位顶板岩层运动对高位顶板岩层的扰动。
锚索140是煤矿常用支护材料，在煤铀协调开采中起到减小开采扰动区顶板下沉的作用，一方面尽量保留采空区空间使得充填更充分，另一方面最大程度维持地层原有的支承结构体系，从而控制地层稳定。
在本发明的一个示例中，在步骤S70中，还包括：
通过地面钻孔至铀矿含水层20底部的岩层界面处形成地面注浆钻孔230，进行注浆加固，形成注浆防渗阻水带180，增强隔水层30的隔水能力；在补充渗透压时，以向结构关键层40注水增强孔隙压力，降低隔水层30孔隙压力梯度为主，以注浆加固为辅，形成有效的补充煤层开采后地层渗透压的方法。
也就是说，对于煤矿铀矿间隔水层性能较差的情况，除了在采煤过程中保持结构关键层和隔水层的完整外，还需要对隔水层进行注浆加固和渗透压补偿，防止由于煤层开采后下位岩层卸压造成上下位岩层间的孔隙压力梯度升高并进一步造成渗流速率增大和隔水层在高孔隙水压力作用下发生破裂。
对某一目标区域的含水层底板，当开采充填完成且密实充填体与煤层顶板接触稳定后，通过地面钻孔至铀矿含水层底部的岩层界面处，进行注浆加固，形成注浆防渗阻水带，增强隔水层的隔水能力。同时，通过巷道打钻至结构关键层上部，以低于铀矿含水层孔隙压力的水压向结构关键层注水，增加结构关键层的孔隙压力，形成渗透压补偿带220，降低上方隔水层的孔隙压力梯度差，一方面减小含水层渗流速率，另一方面减小隔水层岩体在高孔隙压力梯度下形成水力裂缝的可能，实现采煤扰动下及扰动后的隔水层保护。所有钻孔退钻过程中进行全钻孔灌浆封堵。对于孔隙压力梯度较大或孔隙水渗流可能对岩层结构造成破坏的，可以设置多个注浆阻水带和孔隙水压补偿带，形成对渗流水的多级阻隔。
在本发明的一个示例中，在步骤S80中，所述注浆修复包括：
由地面钻孔至隔水层30上端的岩层进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带180；
和/或
由巷道210钻孔至隔水层30下端的岩层进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带180；
具体地，地面钻井至隔水层30上方岩层界面，进行注浆加固，制造注浆防渗阻水带180，增强隔水层30的隔水能力；在巷道210打钻至隔水层30下方，进行注浆加固，制造注浆防渗阻水带180，阻止铀矿含水层20中的水体通过隔水层30向结构关键层40渗透，减小隔水层30孔隙水压力梯度和渗流速率，防止隔水层30在由于孔隙压力梯度过大而发生破坏。
值得说明的是，对由于采煤扰动下的断层、构造陷落柱等地质构造造成的含水层水体渗漏，通过下方巷道210打钻至接近隔水层30下方的断层、构造陷落柱等地质构造处，对注浆封堵裂隙200进行注浆封堵。
在本发明的一个示例中，当修复断层或构造陷落柱地质构造时，采用不含水或低含水量的高水或超高水注浆材料，利用其吸水凝固结特性增强顶板裂隙160对水体的阻隔能力以及对含水裂隙的修复能力。
对裂隙注浆修复时可适当采用未混或低含水的高水或者超高水材料，利用其吸水凝固特性增强顶板裂隙160对水体的阻隔能力；对顶板裂隙160及时进行注浆修复，一方面保留顶板的堵水能力，另一方面及时阻止顶板由于内部存在裂隙空间而发生运动导致岩层内部裂隙向高位顶板演化。
中国北方的砂岩型铀矿资源储量接近全国储量的一半，而铀矿的含矿含水层又覆盖广大煤层资源，煤铀两种资源都具备很高的经济利用价值。保护铀矿的开采要求含铀矿的水体不能发生大规模迁移，并且孔隙水不低于一定的压力，实现这一点的关键是在铀矿与煤矿协调开采过程中保护这两种异体共生资源之间的关键结构岩层与隔水岩层，即通过保持水体围岩的完整来保障铀矿的赋存条件不变；并且针对铀矿采用溶浸开采的特点，在矿体围岩结构保护的基础上，还要协调两种资源开采过程中对彼此储层渗透压的影响。本发明提供的思路是使煤铀两种异体共生资源之间的关键结构岩层与隔水岩层完整且保持原位，在煤层开采后保持铀矿床孔隙压并降低岩层孔隙压力梯度；具体包含承压含水层下采煤和铀矿含矿含水层保护两方面。
本发明抓住上位砂岩型铀矿与下位煤矿异体共生资源协调开采中的关键性矛盾，即下方煤层采动裂隙向上发育破坏铀矿含铀含水层造成铀矿不可采和煤矿开采有安全隐患和污染气体超标，以煤矿铀矿赋存层位间的关键岩层控制为突破口，综合利用了应力转移、岩层支护、岩层裂隙修复、渗透压补充等手段，最大限度减小岩层运动变形和保持岩层结构完整性，以实现采煤与采铀之间互不干扰或干扰在可控范围内。通过本技术发明的实施使得上位砂岩型铀矿与下位煤矿异体共生资源的协调开采成为可能，以期实现以此种模式共生的铀矿和煤矿资源的盘活利用。本技术的优点主要有：
(1)基于煤与煤系砂岩型铀矿多资源协调开采背景，将岩层控制的设计要求由裂隙发育减缓和顶板短期安全提升到了通过保持地层原位和岩层完整来遏制地层裂隙发展和保持地层长期稳定。通过顶板卸压和顶板支护两方面综合解决顶板围岩在高应力环境下的材料性破坏和顶板运动造成的结构性破断问题。此外，在传统的从固体力学的角度控制岩层稳定的基础上，增加了从流体力学的角度来补偿由于下方采煤卸压对岩层渗流场造成的扰动，以实现在煤铀协调开采背景下对关键隔水岩层更全面的保护。利用地层原有结构隔离铀矿含水层与煤层，最大限度不破坏原有岩层来发挥岩层的自承载性能，通过充填等限制岩层位移从而使得铀矿与煤矿之间的岩层能更长久的起到隔水作用。
(2)采用了顶板岩层卸压、充填锚索多级支护、岩层注浆修复等多种措施在原位保护岩层；因此煤矿巷道服务年限较普通巷道长，可作为煤矿回采巷道、铀矿下隔水层性能监测与修复巷道以及铀矿开采后的核废料储存点。技术除了实现对贵重铀矿资源和煤炭资源两方面开发利用的保护，同时也实现一巷多用。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (11)
1.一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10：地质探测：在煤铀共生区域从地面打钻至煤炭赋存地层以获得地质信息；
S20：确定结构关键层(40)和隔水层(30)：根据步骤S10中所获得的地质信息确定岩层结构中对采空区上覆地层起主要支撑作用且不发生失稳破断的结构关键层(40)和阻止铀矿含水层(20)水体向煤层(60)流动的隔水层(30)；
S30：布置采煤工作面(70)：在采煤区间隔设置多个短壁采煤工作面(70)，且多个短壁采煤工作面(70)同时推进形成多个工作面(70)间隔条带协同开采；
S40：转移顶板应力：在所述短壁采煤工作面(70)的后方及两侧位置形成切顶裂隙(110)，该切顶裂隙(110)由切断顶板岩层而获得，其中，所述切顶裂隙(110)靠近煤层(60)且远离结构关键层(40)；
S50：控制结构关键层(40)的稳定性：在煤层(60)间隔多条带协同开采过程中，采用支护装置支撑采煤工作面(70)顶板；
S60：修复地层裂隙：当顶板与密实充填体(120)稳定接触后，从工作面(70)及留设巷道(210)向充填体(120)上方顶板岩层打钻孔，以确定密实充填体(120)上方顶板岩层的裂隙空间发育层位和裂隙类型，并对相互连通的裂隙群和顶板离层裂隙分别注浆充填；
S70：补充渗透压：当隔水层(30)较薄或者隔水层(30)隔水能力较差时，在下方煤层(60)开采充填完毕后，通过巷道(210)钻孔至结构关键层(40)上部，并以低于铀矿含水层(20)孔隙压力的水压向结构关键层(40)注水，增加结构关键层(40)的孔隙压力，降低隔水层(30)孔隙压力梯度；
S80：监测铀矿含水层(20)：当发现煤层(60)顶板水中的铀、氡放射性元素超标时，对隔水层(30)进行及时注浆修复。
2.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S10中，所述钻孔在退钻过程中进行全钻孔灌浆封堵。
3.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S20中，
所述结构关键层(40)为靠近铀矿矿床的一层或者多层的坚硬厚岩层；
所述隔水层(30)为靠近铀矿含水层(20)下端的泥岩层或者细粉砂岩层。
4.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S30中，同时推进形成多个工作面(70)间隔条带协同开采包括：
将条带间的待开采的工作面(130)作为支撑煤柱(61)支撑工作面(70)顶板，同时利用间隔的多个联合采动工作面(70)扩大高位顶板岩层扰动范围，在煤层(60)上方形成高位岩层支撑结构(150)。
5.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S40中，各个工作面(70)的所述切顶裂隙(110)彼此错开，且相互不连通。
6.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S40中，所述切顶裂隙(110)的位置由下方起支撑作用的煤柱或密实充填体(120)的尺寸而确定。
7.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S50中，还包括：
在液压支架(80)所处的工作面(70)上方顶板进行全锚索(140)支护吊顶和锚杆锚网联合支护。
8.根据权利要求7所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
所述锚索(140)的上端固定连接在切顶裂隙(110)所处的岩层。
9.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S70中，还包括：
通过地面钻孔至铀矿含水层(20)底部的岩层界面处形成地面注浆钻孔(230)，进行注浆加固，形成注浆防渗阻水带(180)，增强隔水层(30)的隔水能力。
10.根据权利要求1所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
在步骤S80中，所述注浆修复包括：
由地面钻孔至隔水层(30)上端的岩层界面进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带(180)；
和/或
由巷道(210)钻孔至隔水层(30)下端的岩层界面进行注浆加固，以形成注浆防渗阻水带(180)。
11.根据权利要求10所述的一种基于关键层保护的煤与共生砂岩型铀矿协调开采方法，其特征在于，
当修复断层或构造陷落柱地质构造时，采用不含水或低含水量的高水或超高水注浆材料，利用其吸水凝固结特性增强顶板裂隙(160)对水体的阻隔能力以及对含水裂隙的修复能力。
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
| CN113389597B (zh) * | 2021-07-29 | 2022-06-28 | 安徽理工大学 | 一种资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统及应用方法 |
| CN113605892B (zh) * | 2021-09-08 | 2022-04-15 | 安徽理工大学 | 一种共伴生废弃矿井多能互补系统及应用方法 |
| CN114060069B (zh) * | 2021-12-10 | 2023-09-12 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种浅埋深煤矿的采空区预支护作业方法 |
| CN114607378B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-04-11 | 中国矿业大学 | 煤基固废覆岩隔离注浆充填保水采煤方法 |
| CN115263304A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-11-01 | 中国矿业大学 | 煤铀协调开采区含矿含水层水位主动智能调控方法 |
| CN115495879B (zh) * | 2022-08-18 | 2024-04-30 | 山东科技大学 | 一种工作面近正断层开采保护煤柱宽度设计方法 |
| CN117846561B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-06-07 | 中国矿业大学 | 一种基于离层注浆的煤铀协同开采方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004131906A (ru) * | 2004-11-01 | 2006-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (RU) | Способ подготовки очистного блока для его отработки с разделением на два подэтажа |
| CN1963148A (zh) * | 2006-11-17 | 2007-05-16 | 中国矿业大学 | 利用结构关键层作为隔水层的保水采煤方法 |
| CN106014344A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-10-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种绿色保水煤铀协调开采系统及其应用方法 |
| CN106337685A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-01-18 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤炭与其伴生油页岩联合开采方法 |
| CN107100625A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-29 | 中国矿业大学 | 覆岩注水充填降低导高的保水开采方法 |
| CN107740701A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-27 | 山东省邱集煤矿 | 一种顶板薄层灰岩含水层精准注浆改造的方法 |
| CN110242301A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-09-17 | 中国矿业大学 | 一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法 |
| CN110761814A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-07 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 基于预裂与注浆改性的顶板水控制方法 |
| CN112377221A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-19 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 采前注浆建造结构关键层抑制导水裂缝带发育的方法 |
-
2021
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004131906A (ru) * | 2004-11-01 | 2006-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (RU) | Способ подготовки очистного блока для его отработки с разделением на два подэтажа |
| CN1963148A (zh) * | 2006-11-17 | 2007-05-16 | 中国矿业大学 | 利用结构关键层作为隔水层的保水采煤方法 |
| CN106014344A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-10-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种绿色保水煤铀协调开采系统及其应用方法 |
| CN106337685A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-01-18 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤炭与其伴生油页岩联合开采方法 |
| CN107100625A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-29 | 中国矿业大学 | 覆岩注水充填降低导高的保水开采方法 |
| CN107740701A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-27 | 山东省邱集煤矿 | 一种顶板薄层灰岩含水层精准注浆改造的方法 |
| CN110242301A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-09-17 | 中国矿业大学 | 一种顶板含水层两步骤注浆改性保水采煤方法 |
| CN110761814A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-07 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 基于预裂与注浆改性的顶板水控制方法 |
| CN112377221A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-19 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 采前注浆建造结构关键层抑制导水裂缝带发育的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于上铀下煤压覆关系的煤铀协调开采技术方案优选研究;周勇;《煤矿安全》;20180620(第06期) * |
| 煤与共伴生资源精准协调开采――以鄂尔多斯盆地煤与伴生特种稀有金属精准协调开采为例;袁亮等;《中国矿业大学学报》(第03期) * |
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