[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

本發明公開了一種地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，根據礦區基礎資料，確定工作面導水裂隙帶高度及涌水量，預測隔水層破壞程度及突水危險性；確定過溝谷前最近局部充填開采、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；實施地表溝谷徑流下煤層三段式局部充填減損開采方案及充填關鍵技術參數優化調整；整個地表溝谷徑流條件下煤層安全高效開采。本開采方案有效控制了頂板變形運動，保護溝谷徑流下隔水層的完整性，有效降低了生產成本，減少了充填時間，提高了地表溝谷徑流下工作面采出率，保障了煤層高效開采。

技術領域

本發明屬于煤炭開采技術領域，涉及一種生態脆弱煤礦區地表溝谷徑流下壓煤、減少地表水體、含隔水層破壞的局部充填減損開采方法。

背景技術

我國西部地區煤炭資源賦存條件特殊，處于干旱-半干旱帶沙漠-黃土覆蓋的地區，區內水資源普遍匱乏且蒸發量大于降雨量，地表植被稀少，生態脆弱。近年來煤炭資源大規模機械化集中高強度開采，引發了煤層上覆含(隔)水層破壞、地面裂縫、地面塌陷、地下水位下降、河沙減少、水土流失、生態退化等一系列礦山生態環境和地質災害問題。

西部礦區地表多為黃土峁梁地貌，溝谷縱橫，在起伏變化大且有季節性充水的溝谷下采煤過程中，覆巖內部上行和下行裂隙破壞隔水層，貫通溝谷與工作面頂板涌水通道，易造成接受大氣降水形成的溝谷地表徑流水體隨貫穿至溝谷底部的導水裂隙帶涌入工作面，將嚴重威脅工作面安全生產。鑒于現有長壁機械化綜采方式及部分保水開采方法的局限性，充填開采技術成為有效控制導水裂隙帶高度，實現生態脆弱區煤層保水開采的重要方法之一。

然而，全部充填技術雖能有效降低地表下沉和提高煤炭回收率，但因其成本較高而受到很大限制；部分充填技術一般通過對覆巖離層注漿、充填及部分煤柱支撐覆巖來控制地表沉陷，由于離層位置確定、地表注漿與開采優化問題在西部煤炭開發中大規模應用仍存在較大難度。

發明內容

針對上述背景技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于提供一種方法簡單、推進快速、成本較低的地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的。

一種地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，包括如下步驟：

一種地表溝谷徑流下煤層局部充填減損開采方法，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、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、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(間排距n、m等)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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。