[發(fā)明專利]一種基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的井工采煤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210134055.2
• 申請(qǐng)日: 2012-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN102865079A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧大釗;曹志國;楊俊哲;王義;胡振琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國神華能源股份有限公司;中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21C41/16
• 分類號(hào): E21C41/16
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標(biāo)代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;金璽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭開采領(lǐng)域，主要涉及一種減小對(duì)生態(tài)環(huán)境損傷的井工采煤方法。

背景技術(shù)

煤礦開采過程中，不可避免地對(duì)生態(tài)環(huán)境(如地表、植被)造成擾動(dòng)，打破原有的生態(tài)環(huán)境平衡。以往，針對(duì)煤礦開采引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題(地表塌陷、地表裂縫和植被破壞)，除在某些特殊區(qū)域，如建筑物密集區(qū)域、鐵路區(qū)或水體下等，采取特殊的采煤方法或技術(shù)措施，大多數(shù)則采用“采后治理”或“邊采邊治”的修復(fù)補(bǔ)救措施，注重防災(zāi)減災(zāi)和災(zāi)后治理，屬于被動(dòng)式修復(fù)。

為減少對(duì)地表損傷，采用的采煤方法包括柱式采煤法、條帶采煤法和充填采煤法等；技術(shù)措施包括保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)和限厚開采等。這些采煤方法和技術(shù)措施對(duì)于減少地表損傷起到了積極作用，但同時(shí)也產(chǎn)生了一系列問題，如柱式采煤法、條帶采煤法以及保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)和限厚開采等方法措施，雖然對(duì)上層地表起到了保護(hù)作用，但由于少采棄采，造成了煤炭資源的浪費(fèi)；充填采煤法雖然能夠提高煤炭回采率，但由于充填材料制備成本較高，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

針對(duì)煤炭開采所造成的地表損傷，如地表裂縫、塌陷，目前多采用土地復(fù)墾，如對(duì)裂縫填充、塌陷區(qū)域整平等措施，同時(shí)進(jìn)行綠化復(fù)墾工作，這些措施在一定程度上削減了煤炭開采對(duì)地表造成的損害，但由于傳統(tǒng)采煤工藝方法局限，形成的地表塌陷面多、地表裂縫密集，同時(shí)由于殘留煤柱帶的存在，使得地表起伏不平，地表生態(tài)環(huán)境恢復(fù)成本較高。裂縫充填對(duì)地表土壤營養(yǎng)成分分布、地表水徑流都有很大影響，對(duì)于植被修復(fù)都提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的井工采煤方法，用于解決礦區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷惡化和由此引發(fā)的環(huán)境代價(jià)的問題，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的損傷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的井工采煤方法，所述方法應(yīng)用于近水平或緩傾斜煤層，包括以下步驟：

a、進(jìn)行煤田地質(zhì)勘查，獲取煤田地質(zhì)屬性數(shù)據(jù)；

b、根據(jù)煤田地質(zhì)屬性數(shù)據(jù)，將煤田劃分為多個(gè)超大工作面，確定推進(jìn)速度；

c、采煤過程中，在工作面上方設(shè)置地表移動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，獲取地表移動(dòng)數(shù)據(jù)；

d、根據(jù)地表移動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)工作面推進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)整：當(dāng)?shù)乇硪苿?dòng)呈現(xiàn)出小坡度和多起伏的特征時(shí)，增大開采速度；當(dāng)?shù)乇沓尸F(xiàn)大裂縫特征時(shí)，減小開采速度。

優(yōu)選地，步驟d中所述小坡度是指的坡度范圍是10度-15度，多起伏是指起伏數(shù)不少于3個(gè)。

優(yōu)選地，步驟d中所述大裂縫是指寬度大于15cm的裂縫。

優(yōu)選地，步驟b中通過下式確定工作面推進(jìn)速度：

v＝N×B

式中，N為機(jī)采工作面晝夜割煤刀數(shù)；B為采煤機(jī)截深。

優(yōu)選地，所述超大工作面是指工作面長(zhǎng)度在300米以上和推進(jìn)距離大于4000米的一次采全高的工作面。

由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明的提供的這種基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的井工采煤方法，在井工開采時(shí)采用超大工作面(超長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度、超長(zhǎng)推進(jìn)距離和超大采高)開采工藝，同時(shí)通過設(shè)計(jì)合理的推進(jìn)速度，不但滿足了傳統(tǒng)方法的防災(zāi)減災(zāi)效用，而且使得地表整體沉降，減少對(duì)地面的擾動(dòng)次數(shù)，減少地表裂縫。該方法不但有利于煤炭高回收率的實(shí)現(xiàn)，還有利于對(duì)地表生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

附圖說明

圖1為地表移動(dòng)影響因素分析示意圖；

圖2為傳統(tǒng)工作面與超大工作面的對(duì)比示意圖；

圖3為傳統(tǒng)工作面與超大工作面對(duì)地表的影響示意圖；

圖4為圖3在I-I處的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

煤炭開采時(shí)，由于在地下空間內(nèi)形成采空區(qū)，上覆巖層由于重力作用自然垮落，由此產(chǎn)生的巖層移動(dòng)波及到地表，使地表產(chǎn)生移動(dòng)、變形和破壞(統(tǒng)稱為地表移動(dòng))，表現(xiàn)為地表移動(dòng)盆地、裂縫和塌陷坑等。

如圖1所示，煤炭開采所引起的地表移動(dòng)過程不僅與礦區(qū)固有的煤田地質(zhì)屬性(煤層厚度、煤層穩(wěn)定性、煤層傾角、煤層頂?shù)装濉⒌刭|(zhì)構(gòu)造、煤的自燃性、瓦斯含量和地下水賦存)相關(guān)，還很大程度上受到后續(xù)的煤炭開采影響，包括采深、采厚、采煤方法和相應(yīng)的防護(hù)技術(shù)措施等，是一個(gè)多因素共同作用的過程。

本發(fā)明的基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的井工采煤方法，用于近水平或緩傾斜煤層，即煤層傾斜度小于25度的煤層，比如西部晉陜蒙生態(tài)脆弱區(qū)的一些煤層，主要步驟如下：