CN115773153A - 一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，具体包括以下步骤：确定计划回采面的位置及相关参数；确定与该回采面相邻的煤柱的边界的位置；确定与该回采面相邻的充填面的填充率，并根据该填充率获得该充填面的充填等效煤柱的边界的位置；根据所获得的煤柱边界的位置以及所获得的充填面边界的位置获得注浆孔的位置。本发明的有益效果为一是确定条带式开采工艺离层空间最大发育区域，二是提高离层注浆减沉的效果，三是加深不同条件离层注浆减沉技术的研究，为后续作业提供参考。

Description

一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法。

背景技术

当前，绿色发展已经成为人们共识，绿色矿山已经成为几乎所有矿山企业的共识，各地矿山都在积极探索适合自身特色的矿山生态保护措施，离层注浆技术以其独特的优势收到各煤炭企业的青睐。

在以往的离层注浆技术中，一般都是充分利用两侧煤柱和上覆关键层，形成“覆岩关键层——隔离煤柱——离层压实区”的整体减沉结构，钻孔布置也是布置在两隔离煤柱的中部。但是，随着地面减沉需求的普及，越来越多的邻空工作面离层注浆问题被提了出来，尤其是在井下充填的情况，如何布置钻孔是关系离层注浆减沉成功与否的关键。

现有离层注浆基本原理是利用两侧煤柱支撑上覆关键层，使关键层与下覆的软岩层之间因为沉降速率不同而形成离层空间，在通过注浆充填技术，在离层空间充填粉煤灰等骨料，向下压实采空区域，向上支撑上覆岩层，从而达到地面减沉的目的。但是，该技术局限在两侧煤柱的限制，当面临一侧是采空区或者以往充填开采工作面时，钻孔布置尚没有明确的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，具体包括以下步骤：

S1：确定计划回采面的位置及相关参数；

S2：确定与该回采面相邻的煤柱的边界的位置；

S3：确定与该回采面相邻的充填面的填充率，并根据该填充率获得该充填面的充填等效煤柱的边界的位置；

S4：根据所述S2中所获得的煤柱边界的位置以及所述S3所获得的充填面边界的位置获得注浆孔的位置，注浆孔的位置与煤柱之间的间距计算公式如下：

H_n＝[L×n+a×(n+1)+L×(1-v％)]÷2 (1)

式中，

n为煤柱与充填面之间回采面的数量；L为回采面的宽度/m；a为巷道煤柱的宽度/m；ν％为充填面的充填率/％。

本发明的有益效果是：本发明方法简单，可以快速确定注浆孔的最佳位置，这种方法一是确定条带式开采工艺离层空间最大发育区域，二是提高离层注浆减沉的效果，三是加深不同条件离层注浆减沉技术的研究，为后续作业提供参考。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述S2具体包括：确定煤柱边界的位置，并确定该回采面与煤柱之间的间距，从而确定该回采面与煤柱之间采空面的数量n₁及巷道煤柱宽度a。

采用上述进一步方案的有益效果是该方法简单，可以快速确定该回采面与煤柱之间采空面的数量n₁及巷道煤柱宽度a，以为后续注浆孔位置的确定提供数据支撑。

进一步，所述S3具体包括：确定充填面的位置，并确定该回采面与充填面之间的间距，从而确定该回采面与充填面之间采空面的数量n₂及巷道煤柱宽度a；同时，根据充填面的充填率确定充填等效煤柱边界的位置，其中，

n＝n₁+n₂+1。

采用上述进一步方案的有益效果是该方法简单，可以快速确定该回采面与充填面之间采空面的数量n₂及巷道煤柱宽度a，以为后续注浆孔位置的确定提供数据支撑。

进一步，所述S1具体包括：确定回采面的宽度L。

采用上述进一步方案的有益效果是该方法简单，可以快速确定回采面的宽度L，以为后续注浆孔位置的确定提供数据支撑。

进一步，所述S4中的n为1≤n≤5之间的自然数。

采用上述进一步方案的有益效果是该取值范围是基于关键层言行、硬度以及厚度的特点，取值合理。

附图说明

图1为本发明中条带式开采工作面布置示意图；

图2为本发明中采后为一个采空面的布置示意图；

图3为本发明中采后为两个采空面的布置示意图；

图4为本发明中采后为三个采空面的布置示意图。

1、回采面；2、采空面；3、煤柱；4、充填面；5、充填等效煤柱；6、注浆孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例提供一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，具体包括以下步骤：

S1：确定计划回采面1的位置及相关参数；

S2：确定与该回采面1相邻的煤柱3的边界的位置；

S3：确定与该回采面1相邻的充填面4的填充率，并根据该填充率获得该充填面4的充填等效煤柱5的边界的位置；

S4：根据所述S2中所获得的煤柱3边界的位置以及所述S3所获得的充填面4边界的位置获得注浆孔6的位置，注浆孔6的位置与煤柱3之间的间距计算公式如下：

H_n＝[L×n+a×(n+1)+L×(1-v％)]÷2 (1)

式中，

n为煤柱3与充填面4之间回采面1的数量；L为回采面1的宽度/m；a为巷道煤柱3的宽度/m；ν％为充填面4的充填率/％。

1)条带式充填开采的布局及存在的问题

煤矿条带式充填开采一般采用限宽的方式，跳跃式开采，如图1所示；采用该方法进行煤炭资源开采，可以通过设置合理的采面宽度和井下充填率，可以有效控制地面沉降。但是，其缺点是开采工作面宽度小，井下充填和工作面回采相互影响，造成资源回采效率偏低。而且，当对剩余煤柱3进行二次开采时，会扰动相邻的以往工作面相对平衡状态，造成一种等效于更大范围充分采动的二次下沉，使得地面累计减沉效果难以达到预期，影响矿山生态环境和经济效益。

2)条带式充填开采地面减沉的补救措施

覆岩离层注浆减沉是在地面，通过钻孔向煤层上覆离层空间注浆减沉，从而达到支撑上覆地层，减弱地面沉降的工艺，与井下回采可以平行施工，互不干扰。因此，在面对条带式充填开采工艺回采煤柱3引发地面二次下沉的情况时，可以通过地面离层注浆作为地面减沉的补救措施。

3)最佳孔位确定方法

由于采空工作面前期已经经历了上覆岩层的下沉变形，并形成了一个相对稳定状态，

当采空工作面无充填时，回采相邻煤柱3，会造成采空区上部地层二次下沉；

当采空工作面已经进行了井下矸石充填，上覆岩层经历变形后，已经形成了“充填矸石支撑体+覆岩支撑体”的结构，等效于一定范围的支撑煤柱3，此时，回采相邻煤柱3，采空工作面的影响主要是等效支撑煤柱3的剩余影响，其量化比例可以参考井下矸石充填率计算。最佳孔位可以通过以下方法确定：

(1)回采面1的一侧为煤柱3，另一侧为充填面4(采后一个采空面2，参见图2)。

H₁＝[L+a×2+L×(1-v％)]÷2；

其中，L为采面宽度/m；a为巷道煤柱3宽度/m；ν％为充填面4的充填率/％：H为注浆孔6最佳孔位距煤柱3间距/m。

(2)回采面1的一侧为煤柱3，另一侧为采空面2+充填面4(采后两个采空面2，参见图3)。

H₂＝[L×2+a×3+0+L×(1-v％)]÷2；

其中，L为采面宽度/m；a为巷道煤柱3宽度/m；ν％为充填面4的充填率/％：H为注浆孔6最佳孔位距煤柱3间距/m。

(3)回采面1的一侧为采空面2+煤柱3，另一侧为采空面2+充填面4(采后三个采空面2，参见图4)。

H₃＝[L×3+a×4+L×(1-v％)]÷2；

其中，L为采面宽度/m；a为巷道煤柱3宽度/m；ν％为充填面4的充填率/％：H为注浆孔6最佳孔位距煤柱3间距/m。

由上可知，当回采面1周边存在n(包含该回采面1)个采空面2时，注浆孔6的最佳孔位与煤柱3间距为：

H_n＝[L×n+a×(n+1)+L×(1-v％)]÷2。

其中，n为煤柱3与充填面4之间回采面1的数量；L为回采面1的宽度/m；a为巷道煤柱3的宽度/m；ν％为充填面4的充填率/％。

本实施例方法简单，可以快速确定注浆孔6的最佳位置，这种方法一是确定条带式开采工艺离层空间最大发育区域，二是提高离层注浆减沉的效果，三是加深不同条件离层注浆减沉技术的研究，为后续作业提供参考。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，所述S2具体包括：确定煤柱3边界的位置，并确定该回采面1与煤柱3之间的间距，从而确定该回采面1与煤柱3之间采空面2(等同于回采面1)的数量n₁及巷道煤柱3宽度a。

该方法简单，可以快速确定该回采面1与煤柱3之间采空面2的数量n₁及巷道煤柱3宽度a，以为后续注浆孔6位置的确定提供数据支撑。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，所述S3具体包括：确定充填面4的位置，并确定该回采面1与充填面4之间的间距，从而确定该回采面1与充填面4之间采空面2(等同于回采面1)的数量n₂及巷道煤柱3宽度a；同时，根据充填面4的充填率确定充填等效煤柱5边界的位置，其中，

n＝n₁+n₂+1。

该方法简单，可以快速确定该回采面1与充填面4之间采空面2的数量n₂及巷道煤柱3宽度a，以为后续注浆孔6位置的确定提供数据支撑。

实施例4

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S1具体包括：确定回采面的宽度L。

该方法简单，可以快速确定回采面1的宽度L，以为后续注浆孔6位置的确定提供数据支撑。

将上述数据数据代入式(1)中即可确认注浆孔6的位置。

实施例5

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S4中的n为1≤n≤5之间的自然数。

该取值范围是基于关键层言行、硬度以及厚度的特点，取值合理。

本发明注浆孔6位置的确认方法步骤如下：

S1：确定计划回采面1的位置及相关参数；

S2：确定与该回采面1相邻的煤柱3的边界的位置；

S3：确定与该回采面1相邻的充填面4的填充率，并根据该填充率获得该充填面4的充填等效煤柱5的边界的位置；

S4：根据所述S2中所获得的煤柱3边界的位置以及所述S3所获得的充填面4边界的位置获得注浆孔6的位置，注浆孔6的位置与煤柱3之间的间距计算公式如下：

H_n＝[L×n+a×(n+1)+L×(1-v％)]÷2。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：确定计划回采面(1)的位置及相关参数；

S2：确定与该回采面(1)相邻的煤柱(3)的边界的位置；

S3：确定与该回采面(1)相邻的充填面(4)的填充率，并根据该填充率获得该充填面(4)的充填等效煤柱(5)的边界的位置；

S4：根据所述S2中所获得的煤柱(3)边界的位置以及所述S3所获得的充填面(4)边界的位置获得注浆孔(6)的位置，注浆孔(6)的位置与煤柱(3)之间的间距计算公式如下：

H_n＝[L×n+a×(n+1)+L×(1-v％)]÷2 (1)

式中，

n为煤柱(3)与充填面(4)之间回采面(1)的数量；L为回采面(1)的宽度/m；a为巷道煤柱(3)的宽度/m；ν％为充填面(4)的充填率/％。

2.根据权利要求1所述的条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，其特征在于，所述S2具体包括：确定煤柱(3)边界的位置，并确定该回采面(1)与煤柱(3)之间的间距，从而确定该回采面(1)与煤柱(3)之间采空面(2)的数量n₁及巷道煤柱(3)宽度a。

3.根据权利要求2所述的条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，其特征在于，所述S3具体包括：确定充填面(4)的位置，并确定该回采面(1)与充填面(4)之间的间距，从而确定该回采面(1)与充填面(4)之间采空面(2)的数量n₂及巷道煤柱(3)宽度a；同时，根据充填面(4)的充填率确定充填等效煤柱(5)边界的位置，其中，

n＝n₁+n₂+1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，其特征在于，所述S1具体包括：确定回采面(1)的宽度L。

5.根据权利要求1-3任一项所述的条带充填开采工作面邻空离层注浆注浆孔位确定方法，其特征在于：所述S4中的n为1≤n≤5之间的自然数。

Images