[發明專利]一種淺埋煤層注漿充填綠色采煤方法及其沉降觀測裝置

有效

• 申請號: 201910571993.0
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110145309B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王衛;郭詠;周子龍;袁飛;孫睿
• 申請（專利權）人: 中勘資源勘探科技股份有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張素紅

本發明公開了一種淺埋煤層注漿充填的采煤方法及其沉降觀測裝置，操作步驟如下：1)收集資料；2)勘察地形；3)鉆孔；4)注漿完成采煤；本發明從采煤方法上做了質的改變，不再是等待采煤后進行塌陷區的綜合治理，而是在采煤的同時注漿充填，對土地和地面其他設施進行保護，防止地表沉降形成破壞；本發明提供的方法將采煤后的工作面上方沉降值控制一定范圍內，只需對土地進行平整即可，無需進行土地復墾甚至征地；本發明提供的方法在注漿過程中，對井下的煤層開采不產生影響；本發明提供的方法占用的實際工作較少，對采礦區域內的生態環境產生較小影響，且對地面設施起到有效保護。

技術領域

本發明涉及煤礦開采技術領域，具體為一種淺埋煤層注漿充填綠色采煤方法及其沉降觀測裝置。

背景技術

中國中部地區以中原地區為代表，多數處于平原地帶，開采方法以長壁垮落法為主，當地表有村莊以及其他需要保護的建筑物時，則需考慮保護性開采法來減小覆巖的破壞變形從而達到保護地表建筑物的目的，但中部大部分地區煤層埋深較淺，煤炭開采后地表沉降顯現較快，易導致范圍內地表塌陷，地面建筑及耕地損失嚴重。對于采煤形成的塌陷區綜合治理，有效的方法有：首先，傳統的采煤沉陷區充填方法是將沉陷區的表土剝離后大面積地堆放，當按照設計標高完成粉煤灰或煤矸石的填充后，再將剝離的表土回填；其次，水產養殖復墾；最后，煤矸石、粉煤灰充填覆土。

然而現有技術中存在一些缺陷：第一，采煤沉陷區的充填復墾治理，改變了土壤的酸堿性，對農作物的生長造成不利影響；第二，采煤沉陷區進行充填復墾之后，會在很大程度上破壞土壤結構，導致充填復墾后的土壤過于貧瘠；第三，破壞水資源循環，煤礦開采過程中，會對地下水和地表水循環模式造成不良影響，減少地表水資源；第四，復墾時間難把握，當復墾工作的開始時間太超前時，未來可能發生的情況對復墾工作會造成很大的影響，導致之前所做的工作努力全部白費；為此我們提供一種淺埋煤層注漿充填的采煤方法及其沉降觀測裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

發明內容

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種淺埋煤層注漿充填的采煤方法，操作步驟如下：

1)收集資料：收集采煤工作面地質資料，對工作面區域內地層巖性、構造以及水文地質等資料做詳細分析。

2)勘察地形：根據地層巖性，構造水文地質資料以及設計鉆孔結構。

3)鉆孔：在采煤工作面開采之前，依次在采煤工作面的注漿充填控制區域上方向煤層方向施工若干個鉆孔。同時建立地面移動沉降觀測系統。

4)注漿：工作面開始采煤時，距離鉆孔20～50m開始注漿。工作面采煤回采結束后繼續注漿，直至地面沉降穩定。

優選的，所述步驟1)中，收集采煤區工作面的地質資料包括根據地質資料以及采取相鄰或相近工作面的實際測量，分別計算出冒落帶、導水裂隙帶、以及彎曲下沉帶的高度；分析采煤區工作面附近構造；分析采煤區工作面出水情況的水文地質資料；分析土壤厚度、以及基巖巖層的分層情況。

優選的，所述步驟2)中，鉆孔深度根據水文地質資料，淺埋煤層兩側向下延伸至采空區煤層頂板冒落帶之上、導水裂隙帶發育最高點之下；淺埋煤層內向下延伸至煤層頂板離層帶區域，所述鉆孔在采煤區工作面每隔100m的水平距離設置，且鉆孔在采煤區工作面的中線10～20m的距離錯開分布；并在所述鉆孔位置所在的表土層段匹配與鉆孔口徑相同的套管。

優選的，所述步驟2)中，在鉆孔內注漿過程中，將鉆孔液柱壓力作為控制參數，根據鉆孔液柱壓力與地層壓力，計算出設計壓力，并作為注漿過程參考標準；

所述設計壓力＝(地層壓力-鉆孔液柱壓力)*富裕系數；富裕系數取1.2～1.5。

優選的，所述步驟3)中，沿著水平采煤區工作面布設橫向線，沿垂直采煤區工作面布設縱向線，布設測點間距為15～30m，且布設的橫向線與縱向線對稱分布。