[发明专利]采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采沉陷控制方法，尤其是一种适用于建筑物下采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法。

背景技术

建筑物下压煤开采一直是困扰我国煤矿企业的重大问题，尤其是村庄下压煤开采。随着部分矿区资源逐渐枯竭，村庄压煤问题愈发突出；特别是在经济相对发达地区，由于土地资源紧张、征迁费用提高，不搬迁开采建筑物下压煤势在必行。建筑物（村庄）压煤的成功开采，对提高煤炭资源利用率、缓解矿井资源紧张局面意义重大。

传统的建筑物下压煤问题解决方法有留设保护煤柱、条带开采、离层注浆充填、采空区充填（如矸石充填、膏体充填、高水材料充填等）。留设保护煤柱方法虽然能够解决地表沉陷问题，但无法回收建筑物下压煤，造成大量煤炭损失；条带开采的缺点是回采率低（一般小于50%）、资源浪费严重，而且巷道掘进率高、生产效率低，制约着煤矿高产高效发展；传统的离层注浆充填，仅在非充分开采时（即开采区域尺寸较小）减沉效果较好，其缺点是无法在相邻多工作面开采时取得理想的减沉率，即注浆充填开采第一个工作面时减沉效果较好，而开采相邻第二个工作面时减沉率有限甚至出现注浆困难从而导致失败的情况；采空区充填在解决部分矿井建筑物下压煤问题的同时也显示出局限与不足之处，例如，充填系统初期投资大、充填体接顶性差、充填材料价格高、充填与采煤干扰大、充填采煤效率低等。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、煤炭采出率高、充填与采煤干扰小、充填成本低、沉陷控制效果好的采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法。

技术方案：本发明的采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法，包括如下步骤：

（1）将采区划分为若干个采煤工作面，采煤工作面之间留设隔离煤柱，在保证覆岩主关键层不发生破断的情况下确定采煤工作面的开采宽度l为100～200m，在保证相邻工作面注浆充填开采后隔离煤柱具有足够稳定性的条件下设定隔离煤柱的宽度b为40～80m；

（2）在采煤工作面开采之前，依次在若干个采煤工作面上方的地表向煤层方向施工若干组注浆钻孔，每组注浆钻孔为一个主注浆钻孔和一个辅注浆钻孔，同一个采煤工作面内相邻两组注浆钻孔之间的距离为100～200m；

所述主注浆钻孔的终孔深度位于煤层上方15～40倍煤层采高；

所述辅注浆钻孔的终孔深度位于主注浆钻孔终孔深度上方30～50m处；

（3）按常规开采工艺逐一对所有采煤工作面进行开采，当采煤工作面开采至距主注浆钻孔10～30m时，通过主注浆钻孔向采煤工作面上方岩层中的离层带内注入粉煤灰浆体；当采煤工作面开采至距辅注浆钻孔10～30m时，通过辅注浆钻孔向采煤工作面上方岩层中的离层带内注入粉煤灰浆体，如此循环，直至完成采区隔离注浆充填采煤。

有益效果：本发明适用于建筑物下压煤开采，通过设计合理的采煤工作面宽度，并留设适当的隔离煤柱实现相邻多工作面注浆充填并保证采动覆岩结构的稳定性，减沉率明显增大，解决了以往的离层注浆充填在相邻工作面开采时注浆失败的问题，能够实现相邻多工作面充分采动条件下不迁村采煤；与传统的条带开采相比，采出率大大提高、工作面宽度增加、巷道掘进率降低，能实现工作面高产高效；与采空区膏体充填、矸石充填等全部充填技术相比，充填系统建设周期短、初期投资少、采煤与充填相互干扰少、充填成本低，对“工作面间因构造而必须留设保护煤柱的采区”、“村庄位于采区边界导致部分压煤的采区”、“采区煤层赋存不稳定造成迁村采煤具有经济风险的采区”等条件下不迁村采煤具有更好的适应性。煤炭采出率高（面积采出率达80%）、充填与采煤干扰小、充填系统简单、充填成本低、沉陷控制效果好，能够将煤层开采导致的地表沉陷控制在允许范围之内，并且能够适用于大面积开采。

附图说明

图1 是本发明的采区工作面划分平面示意图；

图2 是本发明的注浆钻孔布置平面示意图；

图3 是本发明的采动覆岩分区隔离注浆充填采煤剖面示意图。

图中：1－采煤工作面；2－隔离煤柱；3－主注浆钻孔；4－辅注浆钻孔；5－地表；6－岩层；7－离层带；8－煤层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：