[發明專利]煤礦采動空間井下上立體全覆蓋建構充填開采方法

在審

• 申請號: 202211415969.6
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN115929390A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張強;宗庭成;張吉雄;崔鵬飛;王云搏;李鳳銘;巨峰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F15/08
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 豐葉

本發明公開了一種煤礦采動空間井下上立體全覆蓋建構充填開采方法，根據煤礦不同程度開采擾動空間，使用固體、流體等多種形式充填方法，在地面與井下布置高位、中位及低位不同空間層位立體全覆蓋的充填系統，各層位的充填系統遵照科學的采充匹配關系，在合理的充填時機承擔主充、輔充及補充等不同要求的充填定位，通過多種形式充填方法及不同空間層位充填系統形成多種形式組合的立體充填模式。適用于“三下”壓煤解放、遺留煤柱復采、煤基固廢處置、優質煤炭產能提升、礦山綠色高效開采促進等礦山場景使用，可實現共同精準協同控制巖層運動及控制地表變形、處理大宗煤基固廢處置、地熱存儲及COsubgt;2/subgt;封存等功能充填等多重目的。

技術領域

本發明涉及煤礦開采技術領域，具體涉及一種煤礦采動空間井下上立體全覆蓋建構充填開采方法，尤其適用于“三下”壓煤解放、遺留煤柱復采、煤基固廢處置、優質煤炭產能提升、礦山綠色高效開采促進等礦山場景使用。

背景技術

通常情況下，一般采用條帶充填開采、采空區流體或固體充填或覆巖離層注漿充填開采方法解決“三下”壓煤解放、遺留煤柱復采問題。但是條帶充填開采置換遺留煤柱時會出現地表沉降繼續擴大的現象；采空區固體或流體充填開采因工藝技術和地質條件等原因難以達到設計充實率；另外，（隔離煤柱）覆巖離層注漿充填開采技術對地表沉降的控制效果有限，難以達到控制目標。

綜上，利用覆巖離層注漿充填技術和條帶充填開采技術解放建下“三下”壓煤控制指標沉陷的效果不佳，而利用采空區流體或固體充填開采技術又難以達到設計充實率，并且采空區充填技術存在采充干擾現象嚴重影響生產效率。

另外，上述常規技術各有優缺點，但還未形成優勢互補的有機組合，上述不同充填技術均僅處理某一層位因采動引起的部分采空空間，未能形成井上下立體全覆蓋充填方法。

發明內容

為克服現有技術的缺點，本發明的目的在于提供了一種可充分利用現有成熟充填技術和控制地表沉陷的有效充填空間、可協調充填地表控制和開采效率、可提高煤炭資源的回采率的煤礦采動空間井下上立體全覆蓋建構充填開采方法。

為了實現這一目的，本發明采用的技術方案是：一種煤礦采動空間井下上立體全覆蓋建構充填開采方法，將不同擾動程度的采動空間作為充填目標空間，使用固體或流體多種形式組合的充填方法，在地面與井下布置高位、中位及低位不同空間層位的充填系統，不同層位的充填系統在合理的充填時機實施充填，并遵照采充匹配關系，不同層位的充填系統分別承擔主充、輔充及補充不同要求的巖層控制、固廢處置及功能充填定位，共同協同控制不同層位的巖層運動進而控制地表變形或利用采動空間實施固廢處置與功能充填，采用多種形式充填方法及不同空間層位選擇形成多個立體充填模式組合。應用于“三下”壓煤解放、遺留煤柱復采、煤基固廢處置、優質煤炭產能提升、礦山綠色高效開采促進等礦山場景。

優選地，所述不同擾動程度的采動空間共包含三類，礦井自下而上，分別為低位采動空間（即采空區和垮落帶）、中位采動空間（即裂隙帶）、高位采動空間（即離層帶），所述低位采動空間和中位采動空間通常在工作面開采后隨即出現，所述高位采動空間經歷多個面開后延遲出現。

優選地，所述多種形式組合的充填方法包含低位充填方法（即采場原位充填方法）、中位充填方法（即采面臨近位充填方法）以及高位充填方法（即采區高遠位充填方法）；所述低位充填方法包含采場壁后全斷面平向的固體或流體面充、采場采掘平行的巷充和采場壁后沿巷穿向流體域充；所述中位充填方法包含中位工藝巷下向灌注或孔注；所述高位充填方法包含地面下向垂直或定向孔注。

優選地，所述不同空間層位的充填方法對應充填系統包含低位充填系統、中位充填系統、高位充填系統；所述低位充填系統采用采充一體的面充、巷注、域充；所述中位充填系統采用采充分離的灌注或孔注；所述高位充填系統采用采充分隔的地面下向垂直或定向孔注。

優選地，所述充填方法的應用場景、的充填時機和采充匹配關系為：