[發明專利]煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法

有效

• 申請號: 201410139092.1
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103899352A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張強;張吉雄;毛仲敏;黃艷利
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法，其特征是：首先根據充填開采目的及控制對象得到固體充填采煤充實率的理論設計值綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值工程實踐中，通過在采空區安裝頂板動態監測設備實測得到現場工作面不同推進位置的充實率實測曲線對比工程控制值通過調整工藝及管理方法以確保充填實測值滿足工程設計的需要，保證充填效果；具體步驟如下：

（1）分析固體充填開采的目的，即建構筑物下采煤、水體下采煤、防治沖擊礦壓、處理固體廢棄物也即矸石不升井或房式煤柱回收；確定控制對象，即建筑物變形級別控制、覆巖裂隙發育范圍、頂板下沉時效控制、固體廢棄物處理能力或大面積頂板穩定；

（2）根據具體的控制對象，由固體充填采煤的基本原理，分別得到不同充填開采目的下充實率控制對應的函數關系：

a.建（構）筑物下，開采高度不大于最大等價采高M_emax，即：

b.承壓水體下，裂隙帶發育高度不大于最小導水裂隙帶高度H₀，即：

c.堅硬頂板下，覆巖彈性沖擊能不大于臨界彈性沖擊能E₀，即：

d.處理井下固體廢棄物條件下，充填工作面固體廢棄物的處理能力不小于所需處理的固體廢棄物生產能力P₀，即：

e.房式煤柱回收中，一定充實率條件下充填體的控頂撓度不小于頂板最大彎曲撓度W₀，即：

（3）根據具體的開采目標下充實率控制對應的函數關系，得到固體充填采煤充實率的理論設計值

（4）結合具體的工程條件，綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值

（5）在工程實踐中,實時監測工作面充采質量比和采空區頂板動態下沉工程參數，繪制出工作面不同推進位置傾斜斷面頂板動態下沉曲線W＝f(L)；

（6）根據固體充填采煤圍巖控制原理，由充實率的定義根據實測的頂板動態下沉曲線，得到工作面不同推進位置的充實率實測曲線

（7）將實測曲線與工程控制值進行對比，通過支架結構優化、工作面優化布置、調整充填材料的選擇、加強生產管理等工程控制措施以確保充實率實測值達到工程設計的要求，從而進行工業性推廣應用。