[發明專利]一種地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法

有效

• 申請號: 202110471405.3
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113006797B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 高喜才;馬騰飛;張錫琛;劉帥;肖江;劉洋;袁博迪;徐自豪;王克玄;張成
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00;E21F15/02;E21D23/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，包括：

根據礦區工程地質與開采技術基礎資料，確定綜合機械化工作面導水裂隙帶高度，利用類比法或大井法預測最大涌水量和最小涌水量，并對隔水層破壞程度及突水危險性進行預測；

依據綜采工作面數值仿真結果，確定過溝谷前最近局部充填開采位置和過溝谷后正常開采位置，采用地表溝谷徑流下煤層三段式局部充填減損開采方案，間隔布置柔模垛式充填體，確定局部充填開采條件下充填關鍵技術參數；

根據工作面實時涌水量、地下水長觀測孔水位、地表裂隙分布特征觀測結果，實施地表溝谷徑流下煤層三段式局部充填減損開采方案，階段劃分為A、B、C距離及充填關鍵技術參數優化調整；

重復地表溝谷徑流下煤層三段式局部充填減損開采方案，直至完成整個地表溝谷徑流條件下煤層安全高效開采；

地表溝谷徑流下煤層三段式局部充填減損開采方案，包括：

第一階段，工作面正常回采：

工作面開切眼后，按照正常綜合機械化開采工作面布置采煤機、刮板輸送機和液壓支架正常回采，充填專用式液壓支架后尾梁收回作為一般支撐掩護式液壓支架使用；按照綜合機械化開采工藝正常回采，以及全部垮落法管理頂板；

第一階段回采時，綜采工作面支架由充填專用式液壓支架和一般支撐掩護式液壓支架組成，充填專用式液壓支架間隔布置，充填專用式液壓支架的尾梁收回當作一般支撐掩護式液壓支架使用，按照綜采回采工藝回采；

第二階段，采空區局部充填減損開采工藝：

a.在地面建立充填材料制備混裝站，充填材料到達充填區域，完成井上下充填方案及系統配置；

b.?采用采煤機割煤前間隔布置柔模垛式充填體，包括懸掛金屬網、采煤機割煤、布置充填袋，料漿充填，凝固后形成垛式充填體支撐采空區頂板，向前移架，完成一個局部充填循環；

c.?重復割煤、移架、充填專用式液壓支架后方掛金屬網、布置充填袋、充填的工藝循環，直至完全通過地表溝谷范圍；

第三階段，綜采工作面正常回采：

工作面充填專用式液壓支架后尾梁收回作為一般支撐掩護式液壓支架使用，按照綜合機械化開采工作面進行布置并正常回采，全部垮落法管理頂板。

2.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，礦區工程地質與開采技術基礎資料包括溝谷徑流下地表溝谷深度、隔水土層厚度、礦井水文地質與開采技術條件和工作面綜合柱狀基礎資料。

3.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，導水裂隙帶高度計算如下：

式中，為工作面累計采高。

4.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，大井法工作面涌水量計算如下：

式中，K為滲透系數；H_s為水柱高度；h為水位至隔水層水柱高度；M為水位高度；R₀為“大井”影響半徑；r₀為“大井”半徑。

5.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，對隔水層破壞程度及突水危險性進行預測為：導水裂隙帶發育高度達到紅土隔水層，破壞隔水層巖層，當工作面正常回采至地表溝谷徑流位置時將造成工作面涌水量劇增，具有強突水危險性，必須采取留設煤柱或充填減損開采的方法。

6.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，局部充填開采條件下充填關鍵技術參數包括采空區垛式充填體強度、尺寸和間排距。

7.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，當工作面開采至過溝谷前一定距離時，采用第二階段井上下充填方案及系統配置方案；第二階段回采時，采煤機割煤后，一般支撐掩護式液壓支架移架，將充填專用式液壓支架尾梁升起，在充填式支架后方逐一布置加筋纖維柔模充填體進行局部充填；在采空區形成預制加筋纖維柔模垛式充填體支撐頂板，完成一個局部充填循環。

8.根據權利要求1所述的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，其特征在于，當工作面開采至過地表徑溝谷流下煤層后，采用第三階段實施綜采工作面正常回采；第三階段回采時，充填專用式液壓支架的尾梁收回當作一般支撐掩護式液壓支架使用，按照綜采回采工藝正常回采。