[發明專利]一種條帶式采空區控制充填關鍵參數設計方法

有效

• 申請號: 202111245249.5
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113688462B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 許剛剛;王曉東;楊建;朱世彬;武博強;馮龍飛;李淵;王海
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;E21F15/00;G06F119/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 國旭東

本發明提供了一種條帶式采空區控制充填關鍵參數設計方法，該方法包括以下步驟：步驟1、對條帶式采空區內的遺留煤柱進行煤巖體取樣，測試得到煤巖體的物理力學參數，所述物理學參數包括煤的碎脹系數和堆積體休止角；步驟2、根據測得的煤巖體的物理力學參數確定遺留煤柱最大剝離深度；步驟3、根據遺留煤柱最大剝離深度確定遺留煤柱安全系數；步驟4、根據遺留煤柱安全系數確定是否需要對采空區進行充填治理，并確定充填治理方式及控制充填參數；本發明方法充分利用了采空區內遺留煤柱的承載性能，改進了條帶式采空區的充填效果、降低了條帶式采空區的充填成本。

技術領域

本發明屬于煤礦開采沉陷防治領域，涉及采空區控制充填參數，具體涉及一種條帶式采空區控制充填關鍵參數設計方法。

背景技術

為有效控制煤礦開采后出現的地表沉陷，條帶開采作為建筑物、構筑物壓煤開采的有效手段之一，在我國應用廣泛，已經先后在10多個省、100多個條帶工作面進行了條帶開采，而多年來的開采形成了大量的條帶式采空區。

目前，對于條帶式采空區仍然采用當前采空區治理的常用方法稀漿全充填注漿法。稀漿全充填注漿法具有施工簡便、能從根本上治理、適用范圍廣等優勢。但條帶式采空區剩余空洞較大，全充填方量巨大，采空區治理成本高昂，而且全充填沒有考慮煤柱的承載能力，有很大的優化空間。如何充分發揮煤柱的承載性能，減小充填設計量，降低采空區治理成本，協調好煤柱與充填體的協同作用，確保煤柱的長期穩定性是條帶式采空區部分充填設計需要解決的重要問題。在充填開采領域存在充填墩柱設計，但是，對于已有部分坍塌、埋深較大、通風不良、人無法在井下作業的老采空區來說，現有的柱式充填并不適用，且老采空區的治理要考慮煤柱的承載力以及煤柱與充填體如何協同承載的問題。

因此，亟需一種能夠解決埋深較大、通風不良、人無法在井下作業的條帶式采空區控制充填的設計方法，以提高充填效率、降低充填成本，滿足上覆巖層穩定的要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于，提供一種條帶式采空區控制充填關鍵參數設計方法，以解決現有技術中煤礦開采后的充填未考慮遺留煤柱的承載性能、充填注漿量過大的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種條帶式采空區控制充填關鍵參數設計方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、對條帶式采空區內的遺留煤柱進行煤巖體取樣，測試得到煤巖體的物理力學參數，所述物理學參數包括煤的碎脹系數和堆積體休止角；

步驟2、根據測得的煤巖體的物理力學參數確定遺留煤柱最大剝離深度；

步驟3、根據遺留煤柱最大剝離深度確定遺留煤柱安全系數；

步驟4、根據遺留煤柱安全系數確定是否需要對采空區進行充填治理，并確定充填治理方式和充填治理的控制充填參數，具體包括：

若遺留煤柱安全系數小于1，則選擇充填治理方式對采空區進行充填治理；所述充填治理方式包括不接頂充填、墩柱充填和保護遺留煤柱條帶充填，

其中，不接頂充填的控制充填關鍵參數包括充填高度和不接頂充填體單軸抗壓強度；墩柱充填的控制充填關鍵參數包括墩柱充填體彈性模量和墩柱充填體單軸抗壓強度；保護遺留煤柱條帶充填的控制充填參數包括保護遺留煤柱條帶充填寬度、保護遺留煤柱條帶充填體彈性模量和保護遺留煤柱條帶充填體單軸抗壓強度。

本發明還具有以下技術特征，

具體的，步驟2所述的遺留煤柱最大剝離深度通過下式確定：