[发明专利]一种分区域构造充填开采以减小防水煤岩柱尺寸的方法

说明书

本发明公开了一种分区域构造充填开采以减小防水煤岩柱尺寸的方法，包括以下内容：根据防水煤岩柱的类型及其设计规范，通过采前规划，分区域针对性的布置条带状、墩柱状、棱柱状、十字形或箱形充填体，或进行区域性全部充填，减小或消除煤层开采对岩层的扰动，控制顶板冒落带与导水裂隙带的高度，在用充填体替换防水煤岩柱的同时，保证防水煤岩柱的长期稳定。本发明使用充填体替换防水煤岩柱，缩小防水煤岩柱尺寸、提高资源回收率；充填体可对防水煤岩柱进行侧向支护；对采空区部分充填可控制顶板下沉与地表沉陷。

技术领域

本发明涉及一种分区域构造充填开采以减小防水煤岩柱尺寸的方法，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

在水体下、含水层下或在导水断层、陷落柱等地质构造附近采掘时，为防止地表水、地下水溃入工作地点，需要留出一定宽度或高度的煤岩层不允许采动，这部分煤岩层称为防水煤岩柱。留设防水煤岩柱是矿井防治水害时一种很好的方法，但也造成了煤炭资源的损失，降低了资源回收率。因此，充分了解防水煤岩柱的留设原则，可对其尺寸进行合理的优化。

矿井水害发生必须具备两个条件：（1）充水水源；（2）充水通道。留设防水煤岩柱就是一种堵塞充水通道而隔断充水水源的防水灾方法，其尺寸的计算与导水裂隙带、顶板冒落带的高度密切相关。因此，从根本上降低导水裂隙带和顶板冒落带的高度可以有效的减小防水煤岩柱的尺寸，提高资源回收率。

充填开采是在采空区布置充填体，对煤柱和采空区顶板形成支撑，可有效减小煤层采动影响，减小顶板冒落带和导水裂隙带的高度，从而减小防水煤岩柱的尺寸。

发明内容

本发明旨在提供一种分区域构造充填开采以减小防水煤岩柱尺寸的方法，

本发明根据分区域充填的方法对防水煤岩柱的尺寸进行优化。

本发明提供了一种分区域构造充填开采以减小防水煤岩柱尺寸的方法：根据防水煤岩柱的类型及其设计规范，通过采前规划，分区域针对性的布置条带状、墩柱状、棱柱状、十字形或箱形充填体，或进行区域性全部充填，减小或消除煤层开采对岩层的扰动，控制顶板冒落带与导水裂隙带的高度，在用充填体替换防水煤岩柱的同时，保证防水煤岩柱的长期稳定，从而减小防水煤岩柱的尺寸，提高“水下”压煤资源回收率。

所述防水煤岩柱的类型包括：冲积层及其他上覆含水层下防水煤岩柱、导水断层下防水煤岩柱、陷落柱下防水煤岩柱、老空区积水下防水煤岩柱或水平隔离煤岩柱。

所述防水煤岩柱的设计规范是指：

（1）洪水位下、汇水面积较大的山间沟谷、煤层露头被松散富含水层覆盖时,

H_防= H_裂+ H_保；

（2）洪水位以上、煤层露头被粘土类微透水松散层覆盖时,

H_防= H_冒+ H_保

（3）当断层为导水或含水断层, 煤层位于断层下盘时，

L= H_安/sinθ+ H_裂/tgθ+ H_裂/tgδ；

（4）水平隔离煤柱，

L= H_裂/ Tgδ₁+ H_裂/ Tgδ₂+(H- H_裂)/10V

其中：H_防--防水煤岩柱最大高度，m；

H_裂--采后垂直煤层的导水裂隙带最大高度，m；