[发明专利]一种基于生态环境保护的井工采煤方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭开采领域，主要涉及一种减小对生态环境损伤的井工采煤方法。

背景技术

煤矿开采过程中，不可避免地对生态环境(如地表、植被)造成扰动，打破原有的生态环境平衡。以往，针对煤矿开采引发的生态环境问题(地表塌陷、地表裂缝和植被破坏)，除在某些特殊区域，如建筑物密集区域、铁路区或水体下等，采取特殊的采煤方法或技术措施，大多数则采用“采后治理”或“边采边治”的修复补救措施，注重防灾减灾和灾后治理，属于被动式修复。

为减少对地表损伤，采用的采煤方法包括柱式采煤法、条带采煤法和充填采煤法等；技术措施包括保护煤柱设计和限厚开采等。这些采煤方法和技术措施对于减少地表损伤起到了积极作用，但同时也产生了一系列问题，如柱式采煤法、条带采煤法以及保护煤柱设计和限厚开采等方法措施，虽然对上层地表起到了保护作用，但由于少采弃采，造成了煤炭资源的浪费；充填采煤法虽然能够提高煤炭回采率，但由于充填材料制备成本较高，难以大规模推广应用。

针对煤炭开采所造成的地表损伤，如地表裂缝、塌陷，目前多采用土地复垦，如对裂缝填充、塌陷区域整平等措施，同时进行绿化复垦工作，这些措施在一定程度上削减了煤炭开采对地表造成的损害，但由于传统采煤工艺方法局限，形成的地表塌陷面多、地表裂缝密集，同时由于残留煤柱带的存在，使得地表起伏不平，地表生态环境恢复成本较高。裂缝充填对地表土壤营养成分分布、地表水径流都有很大影响，对于植被修复都提出了严峻挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于生态环境保护的井工采煤方法，用于解决矿区生态环境不断恶化和由此引发的环境代价的问题，减少对生态环境的损伤。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于生态环境保护的井工采煤方法，所述方法应用于近水平或缓倾斜煤层，包括以下步骤：

a、进行煤田地质勘查，获取煤田地质属性数据；

b、根据煤田地质属性数据，将煤田划分为多个超大工作面，确定推进速度；

c、采煤过程中，在工作面上方设置地表移动监测点，获取地表移动数据；

d、根据地表移动数据，对工作面推进速度进行调整：当地表移动呈现出小坡度和多起伏的特征时，增大开采速度；当地表呈现大裂缝特征时，减小开采速度。

优选地，步骤d中所述小坡度是指的坡度范围是10度-15度，多起伏是指起伏数不少于3个。

优选地，步骤d中所述大裂缝是指宽度大于15cm的裂缝。

优选地，步骤b中通过下式确定工作面推进速度：

v＝N×B

式中，N为机采工作面昼夜割煤刀数；B为采煤机截深。

优选地，所述超大工作面是指工作面长度在300米以上和推进距离大于4000米的一次采全高的工作面。

由上述技术方案可见，本发明的提供的这种基于生态环境保护的井工采煤方法，在井工开采时采用超大工作面(超长工作面长度、超长推进距离和超大采高)开采工艺，同时通过设计合理的推进速度，不但满足了传统方法的防灾减灾效用，而且使得地表整体沉降，减少对地面的扰动次数，减少地表裂缝。该方法不但有利于煤炭高回收率的实现，还有利于对地表生态环境的保护。

附图说明

图1为地表移动影响因素分析示意图；

图2为传统工作面与超大工作面的对比示意图；

图3为传统工作面与超大工作面对地表的影响示意图；

图4为图3在I-I处的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

煤炭开采时，由于在地下空间内形成采空区，上覆岩层由于重力作用自然垮落，由此产生的岩层移动波及到地表，使地表产生移动、变形和破坏(统称为地表移动)，表现为地表移动盆地、裂缝和塌陷坑等。

如图1所示，煤炭开采所引起的地表移动过程不仅与矿区固有的煤田地质属性(煤层厚度、煤层稳定性、煤层倾角、煤层顶底板、地质构造、煤的自燃性、瓦斯含量和地下水赋存)相关，还很大程度上受到后续的煤炭开采影响，包括采深、采厚、采煤方法和相应的防护技术措施等，是一个多因素共同作用的过程。

本发明的基于生态环境保护的井工采煤方法，用于近水平或缓倾斜煤层，即煤层倾斜度小于25度的煤层，比如西部晋陕蒙生态脆弱区的一些煤层，主要步骤如下：