[發明專利]一種下垮落式殘采區上行復采分區注漿方法

在審

• 申請號: 202211081576.6
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115478875A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 李麗絨;馮國瑞;楊彥群;馬敬凱;王浩;李竹;董志勇;戚庭野;楊宗義
• 申請（專利權）人: 山西焦煤集團有限責任公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10
• 代理公司: 太原智慧管家知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14114
• 代理人: 馬俊平

本發明屬于煤礦開采技術領域，公開了一種下垮落式殘采區上行復采分區注漿方法，包括以下步驟：S1、勘探查明下垮落式采空區位置以及范圍大小，將下垮落式采空區劃分為懸空區和易錯動區；S2、沿上覆煤層的底板開掘運輸順槽和回風順槽；S3、開挖措施平巷，在措施平巷內距離順槽R處垂直向下方垮落采空區打注漿鉆孔，同一措施平巷內相鄰注漿鉆孔距離為1.3R?1.5R；S4、將煤矸石經過鉆孔充填到下垮落式采空區內的懸空區，通過鉆孔窺視觀察直至把懸空區填滿；S5、懸空區注入超細水泥注漿材料，易錯動區注入馬麗散。S6、布置上覆煤層工作面，進行上行復采。本發明實現了下垮落式殘采區上覆煤層的安全綠色開采。

技術領域

本發明屬于煤礦開采技術領域，尤其涉及一種下垮落式殘采區上行復采分區注漿方法。

背景技術

在煤炭開采過程中，由于采易棄難、采富棄貧、采大棄小等原因，部分礦區先開采下部煤層而放棄開采上部煤層。在過去的二十多年，我國煤炭產量連年保持增長，導致我國煤炭地質儲量大幅下降。煤作為一種不可再生資源，成煤周期十分長，因此，依靠現有理論和技術，提高煤炭開采率，將被遺棄的煤炭資源綠色高效的開采出來，可以一定程度上保證國家的經濟發展需要和能源供給安全。

采場上覆巖層在空間上可以分為豎三帶：垮落帶，裂縫帶和彎曲下沉帶。當上部遺煤位于規則垮落帶或者裂縫帶之上時，受下部煤層的開采影響，層間巖層結構發生移動、變形、破斷，巖層結構的整體性受到了破壞，在上部煤層巷道掘進、煤炭開挖過程中存在一定的安全隱患。下部煤層開采完以后，采空區會形成懸空區、易錯動區，隨著上部煤層的開采，層間巖層結構受到二次擾動，可能導致上部煤層工作面底板臺階下沉，層間巖層結構二次移動、變形、破斷等強礦壓顯現問題，造成巨大的人員傷亡和經濟損失。另一方面，上部煤層巷道掘進、煤炭開挖過程中開采出來的煤矸石通常是和煤一起運送到地面再進行篩分處理，日積月累形成矸石山，對環境和土地造成危害。因此，下垮落式采空區碎石錯動、頂板切落帶來的強礦壓顯現以及減少煤矸石出井的數量是安全綠色上行復采需要綜合解決的問題。

中國專利ZL201310458377.7公開了一種從頂板巷道注漿充填壓實采空區充填體的方法，

適用于矸石充填采空區礦井使用。首先根據采煤工作面每向前掘進的距離，在與采煤工作面走向一致的頂板巷道中向采空區布置一組注漿鉆孔，再根據采空區充填后的等效采高計算出導水裂隙帶高度，對組件鉆孔進行充填。該方法解決的是單一煤層開采時矸石充填采空區充填不接頂、或充填壓實度不到位、部分下沉空間會向地表傳遞等問題，未能解決全部垮落采空區出現的巖層移動問題，缺乏上行復采時工作面底板臺階下沉，層間巖層結構二次移動、變形、破斷等強礦壓問題的防治辦法。

中國專利ZL201510116512.9公開了一種柱旁雙側部分充填上行復采蹬空煤層的方法，該發明在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明刀柱式殘采區煤柱群和空區群分布狀況的基礎上，采用柱旁雙側部分充填的方法依次側護了蹬空煤層下伏刀柱式殘采區煤柱群，并逐漸采出蹬空煤炭資源。該專利提供了柱式采空區蹬空開采的柱旁雙側部分充填方案，未解決下垮落式采空區上層遺煤開采底板可能會臺階下沉等問題，且缺乏生產過程中煤矸石的有效處理方案。

中國專利ZL201811074503.8公開了一種裂充結合上行復采刀柱殘采區遺留煤層的采煤方法，該專利在勘探查明蹬空煤層下方刀柱殘采區分布狀況，確定覆巖主關鍵層位置的基礎上，提供了下方刀柱式采空區采用注漿充填，上覆主關鍵層通過壓裂鉆孔向鉆孔內進行注水以裂化主關鍵層的上行復采方案，適用于刀柱殘采區上覆蹬空煤層的安全開采。未能解決下垮落式采空區上行開采底板可能會臺階下沉，層間巖層結構二次移動、變形、破斷等礦壓顯現問題，亦缺乏生產過程中煤矸石的有效處理方案。

綜上可知，現有的上行復采技術方案中，都是建立在柱式采空區的前提上，均未涉及到下垮落式采空區上覆煤層的安全綠色開采。

發明內容