覆岩隔离注浆充填采煤方法的应用

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1、覆岩隔离注浆充填采煤方法的应用袁猛【摘 要】通过覆岩隔离注浆充填采煤方法在淮北矿业集团的应用实例,介绍了覆岩 隔离注浆充填采煤方法的原理,分析了覆岩隔离注浆充填不迁移地表建筑物采煤方 法的适用范围,并进行了经济效益与社会效益分析,为开展建筑物、水体、铁路下采 煤进行了有益探索.期刊名称】陕西煤炭年(卷),期】2019(038)001【总页数】3页(P177-17&176)关键词】 覆岩隔离;注浆充填;建筑物下采煤作 者】 袁猛作者单位】 山西省阳泉煤业集团沙钢矿业投资有限公司,山西临汾 043500正文语种】 中 文中图分类】 TD7430 引言 我国拥有丰富的煤炭资源，其中建筑物下压煤占很大

2、比例。以淮北矿业集团为例， 矿区范围内压煤村庄多达300 余处，建筑物下压煤量约占矿区煤炭总量的47%， 部分矿井的压煤量占比高达 80%左右。个别煤矿在采煤过程中，征迁费用高达 现了村庄下采煤，不搬迁村庄的目标，但还需对该充填开采方法进行深入研究，降 低充填成本。1 覆岩隔离注浆充填采煤方法原理 在煤矿开采的早期阶段，我国曾对离层区注浆充填等相关理论进行了分析探讨、试 验探究，但试验结果未能达到预期效果，该理论的沉陷控制效果无法达到不迁村采 煤的技术目标。覆岩隔离注浆充填是对传统技术的创新，该充填技术首先要进行工 作面采宽设计，设计时需要留出一定的宽度作为隔离煤柱;然后充分利用覆岩层结 构所

3、具备的自承载能力，进行地面钻孔，促进采动覆岩层高压注浆充填工作面中的 压实支撑区的形成;最后利用压实区和隔离煤柱就能够对覆岩关键层的结构稳定性 进行联合控制，达到减小地表下沉的效果，实现不迁村采煤，其技术原理如图1 所示。该项技术原理通过了模拟实验，并在钻孔原位探测中得到了相应验证。图1 覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术原理示意图1表土层;2主关键层;3软 弱层;4亚关键层;5煤层顶板;6煤层;7煤层底板 与传统的离层区注浆充填技术相比，覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术进行了两方 面创新，即隔离实施与改进注浆充填工艺的机理与技术改进。其中在沉陷控制机理 中，不再单一地采用注浆充填体来追求减沉效果，

4、而是利用前期留设的隔离煤柱与 充填后形成压实区来发挥作用。在工艺改进方面，覆岩内填充的压实粉煤灰体积在 开采总体积中的占比有很大提升，达到了 40%以上，为压实区的形成提供了有力 保障。在覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术的研究与应用过程中，逐渐形成了“隔 离尺寸确定，注浆充填钻孔布置，进而进行工艺系统与参数设计”的技术设计方法， 随之形成的还有一套管理评价方法，通过技术经济一体化论证、工程实施质量控制、 监测与效果评价等手段，对技术使用工程进行全面的质量管理、费用核算、过程管 理以及规范制定等1。2 覆岩隔离注浆充填不迁村采煤的适用性采用覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术主要进行的是对建筑物下压煤的

5、开采，在实 际开采工程中，该项技术能够在常规的长壁综采工作面上实施，单工作面的采宽可 布置在150 200 m之间，单工作面的年产量能够达到60-70万t,其中煤炭的 采出率能够达到80%以上，开采时的地表下沉系数能够稳定控制在0 .10.15 之间。实际应用统计显示，吨煤充填的成本大约30-60元，初期投资主要是地面 充填站的建设，投资金额在500万元左右。采用覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术的开采方法，与传统的条带开采相比工作面 更宽、采出率更高，更好地实现了长壁高效开采。与井下充填技术相比，其充填工 艺更加简单，建设周期也明显缩短。应用覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术不需要 改变原有的矿井开

6、采工艺或增设新的充填支架。在技术应用过程中，充填过程与采 煤过程不会发生较大的冲突或干扰，使充填成本明显降低，采煤效率显著升高 2。此外，相较于其他充填采煤方法，覆岩隔离注浆充填不迁村采煤方法的应用需要满 足相应的适用条件，对于基岩厚度超过100 m的单一煤层能够达到较好的应用效 果，要求满足的地面条件为钻孔施工条件。在建筑物下局部压煤的条件下，采用不 迁村技术也能够达到较好的开采效果。3 覆岩隔离注浆充填不迁村采煤的工程实例 覆岩隔离注浆充填不迁村采煤方法在淮北矿业集团的8个煤矿区中12个压煤采区 得到了成功应用，避免了22个村庄的搬迁（表1），在应用该项技术后，累计开采 出的村庄下压煤总量

7、为780.4万t,开采过程的地表下沉系数稳定在0 . 15以下， 村庄内的建筑均未被严重损坏，此后，该项技术逐渐向皖北煤电等矿区推广。依据 我国的煤矿地质资源调查,村庄压煤现象多属于局部压煤类型,因此,覆岩隔离注 浆充填不迁村采煤技术具有一定的推广优势。表1覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术在淮北矿业集团部分矿区的应用情况序号矿井采区应用年份采高/m采出煤量/万t 1刘店煤矿104采区2009 3.0 -3.2 85.0 2 101 采区 2012 3 . 2 3.5 93 . 8 3 祁南煤矿 36 采区 2012 4.0 55 . 7 4杨庄煤矿IV51采区2014 3 . 1 22 . 3

8、5石台煤矿口1采区2015 2.8 -3.0 56.3淮北矿区中的刘店煤矿，井田范围内的村庄分布十分密集，共77个，而压煤村庄 则多达50个以上，压煤量在矿井储量中占比达到80%，其中的104首采区，被 两个村庄共同压覆，对开采工作造成了很大的障碍。刘店煤矿井田为涡阳新区，其 地质构造十分复杂，断层发育以及煤层的赋存具有高度不稳定性，实际开采中，一 个采区通常要布置1 - 2个工作面，且工作面的设置不规则。针对这种情况，若要 进行村庄整体搬迁，统计分析结果显示，吨煤搬迁费用可能要达到200元以上， 前期投入过多的迁村费用将会使整体开采工作面临严峻的经济风险。另外，在实际 开采时，还需要面对复杂

9、的地质问题，矿井生产的可靠性与村民生活稳定性形成了 矛盾冲突。因此，刘店煤矿自2009年投产以来，在104采区、103采区、76采 区以及101采区的所有工作面，全面采用覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术，保 障了矿井的正常开采。101采区煤层平均倾角为25,煤层埋藏深度在476 668 m之间，平均572 m , 松散层实际厚度285 m，基岩厚度在191 383 m之间，平均值287 m，该采区 被4个村庄压覆。为了保障开采的安全性，采区综合1016与1018工作面进行了 覆岩隔离注浆充填的工作，以此减少地面的下沉，确保地面建筑物安全，避免了采 矿带来的搬迁问题。完成隔离注浆充填以后，对地下的

10、矿产进行开采，并不会影响 地面建筑的稳定性，同时，能够在安全的工作环境中完成93 . 8万t煤炭的开采 工作，为该采区直接节省了7 000多万元的搬迁费用，在获得经济效益的同时， 获得更多的社会效益3。4 结语开展覆岩隔离注浆充填不迁村采煤方法研究，通过相关技术探索，实现不迁村采煤，减少了征迁费用，降低了开采成本，提高了煤矿效益。同时，还能推动相关开采技 术与充填工艺的优化升级。因此，重视对覆岩隔离注浆充填不迁村采煤方法的深入 研究，适时推广应用，推动我国煤矿“三下采煤”整体技术升级。参考文献:【相关文献】1 张亮，许家林，轩大洋，甘满光覆岩隔离注浆充填浆体压缩特性实验与应用J.煤炭 学报，2017，42(5):1117-11222 于佳佳采宽对覆岩隔离注浆充填沉陷控制效果的影响研究 D 徐州:中国矿业大学， 20163 韩稳覆岩隔离注浆压力监测技术研究与应用D 徐州:中国矿业大学，2016 .