[发明专利]煤炭开采中固体充填充实率设计及控制方法

摘要

一种煤炭开采中固体充填充实率设计及控制方法，属于充填开采中充实率设计及控制方法。首先根据充填开采目的及控制对象得到固体充填采煤充实率的理论设计值综合分析关键充填设备、工作面布置、固体充填材料、采矿地质条件以及采充一体化工艺主控因素对充实率的影响，设计出充实率的工程控制值工程实践中，通过在采空区安装顶板动态监测设备实测得到现场工作面不同推进位置的充实率实测曲线对比工程控制值调整工艺及管理方法以确保充填实测值满足工程设计的需要，保证充填效果。此方法为固体充填采煤充实率设计及控制提供参考，对固体充填开采技术在工程现场的推广应用提供理论支持。

主权项

1.一种煤炭开采中固体充填充实率设计及控制方法，其特征是：首先根据充填开采目的及控制对象得到固体充填采煤充实率的理论设计值综合分析关键充填设备、工作面布置、固体充填材料、采矿地质条件以及采充一体化工艺主控因素对充实率的影响，设计出充实率的工程控制值工程实践中，通过在采空区安装顶板动态监测设备实测得到现场工作面不同推进位置的充实率实测曲线对比工程控制值通过调整工艺及管理方法以确保充填实测值满足工程设计的需要，保证充填效果；具体步骤如下：（1）分析固体充填开采的目的，即建构筑物下采煤、水体下采煤、防治冲击矿压、处理固体废弃物也即矸石不升井或房式煤柱回收；确定控制对象，即建筑物变形级别控制、覆岩裂隙发育范围、顶板下沉时效控制、固体废弃物处理能力或大面积顶板稳定；（2）根据具体的控制对象，由固体充填采煤的基本原理，分别得到不同充填开采目的下充实率控制对应的函数关系：a.建（构）筑物下，开采高度不大于最大等价采高M_emax，即：b.承压水体下，裂隙带发育高度不大于最小导水裂隙带高度H₀，即：c.坚硬顶板下，覆岩弹性冲击能不大于临界弹性冲击能E₀，即：d.处理井下固体废弃物条件下，充填工作面固体废弃物的处理能力不小于所需处理的固体废弃物生产能力P₀，即：e.房式煤柱回收中，一定充实率条件下充填体的控顶挠度不小于顶板最大弯曲挠度W₀，即：（3）根据具体的开采目标下充实率控制对应的函数关系，得到固体充填采煤充实率的理论设计值（4）结合具体的工程条件，综合分析关键充填设备、工作面布置、固体充填材料、采矿地质条件以及采充一体化工艺主控因素对充实率的影响，设计出充实率的工程控制值（5）在工程实践中,实时监测工作面充采质量比和采空区顶板动态下沉工程参数，绘制出工作面不同推进位置倾斜断面顶板动态下沉曲线W＝f(L)；（6）根据固体充填采煤围岩控制原理，由充实率的定义根据实测的顶板动态下沉曲线，得到工作面不同推进位置的充实率实测曲线（7）将实测曲线与工程控制值进行对比，通过支架结构优化、工作面优化布置、调整充填材料的选择、加强生产管理等工程控制措施以确保充实率实测值达到工程设计的要求，从而进行工业性推广应用。