[发明专利]一种采煤填充控制地表沉降的方法

说明书

本发明公开了一种采煤填充控制地表沉降的方法，该方法包含：根据矿井岩层的物理力学性质，计算各岩层的荷载，若岩层的荷载小于其下层岩层的荷载，则该岩层作为关键层，找出所有的关键层；煤层的侧面作为采煤工作面，在该采煤工作面上设置有：充填支架，在采煤时，采煤工作面每向前推进一距离，沿推进方向构筑矸石充填条带，并通过垮落法形成垮落顶板条带，且矸石充填条带与垮落顶板条带间隔设置；在垮落时，形成离层空间；将高水材料填充入离层空间内，形成高水充填体，实现充填条带与高水充填体的联合支撑体系。本发明的采煤填充控制地表沉降的方法通过联合矸石充填和高水材料充填，以控制地表沉降，不仅提高了支撑效果，而且降低了成本。

技术领域

本发明属于煤矿充填技术领域，具体涉及一种采煤填充控制地表沉降的方法。

背景技术

我国煤矿开采历史悠久，开发范围广阔，特别是山西等重点产煤省份，开发强度较大，历史遗留采空区面积广，采空区地表塌陷破坏严重。长壁工作面是我国最常见的采煤工作面之一，具有采煤效率高，巷道掘进少等优点。

近年来，随着煤矿充填机械的进步，特别是综采充填一体化专用支架的研制成功，又出现了采用综合机械化进行矸石充填的技术，即综合机械化矸石充填。

综合机械化矸石充填集“减沉”和“减排”于一体，其所用的专门充填支架前部为普通综采支架，支架后部在顶梁上悬吊了一部刮板输送机以输送矸石充填材料。工作面先采煤后充填，采空区随采随充，确保采空区的大部分空间及时为矸石所充填，并以矸石充填体来限制煤层上覆岩层的移动，从而实现控制地表沉陷的目的。该技术采用的充填体为矸石粉煤灰混合体，具有抗变形能力强、长期稳定等优点，且可以消除矿山上普遍存在的矸石山等，是一种较为理想的充填材料。

但是，综合机械化矸石充填存在用量太大，材料来源较少，又成本较高等缺点，达到了增加吨煤成本70-80元，不能大规模采用。矸石充填的成本成为了限制其大规模应用的主要问题。此外，综合机械化矸石充填还存在采煤效率过低的缺点，工作面年均产煤量不超过100万吨。

因此，通过减少矸石用量以缩小成本，以及提高工作面采煤效率是今后矸石充填的发展方向。高水材料充填是采用水体积比超过90％的高水材料进行充填的一种新技术，其主要优点在于材料来源不受限制，成本也较低，高水材料可以通过管道或钻孔输送至充填区域，但存在需要在采空区构筑专用的模板体系，材料的泌水性(指水泥浆体所含水分从浆体中析出的难易程度)及长期稳定性差等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种采煤填充控制地表沉降的方法，该方法解决了现有矸石充填用量大成本高的问题，通过矸石充填条带与高水充填体的联合支撑，具有很好的支撑效果，实现对地表沉降的控制。

为了达到上述目的，本发明提供了一种采煤填充控制地表沉降的方法，该方法包含：

(S1)煤层的侧面作为采煤工作面，在该采煤工作面上设置有：充填支架，在采煤时，所述的采煤工作面每向前推进一距离，沿推进方向构筑矸石充填条带，并通过垮落法形成垮落顶板条带，且所述的矸石充填条带与所述的垮落顶板条带间隔设置；

(S2)根据矿井岩层的物理力学性质，计算各岩层的荷载(q_i)₁，i＝1……n，若岩层i+1的荷载(q_i)₁小于其下层岩层i的荷载(q_i-1)₁，则岩层i+1作为关键层，找出所有的关键层；

(S3)在垮落时，在所述的垮落顶板条带上方的各关键层和其下层岩层之间形成离层空间；

(S4)在所述离层空间上的关键层钻孔形成注浆通道，所述的离层空间与注浆通道相通，高水材料通过该注浆通道从下至上依次填充入所述的离层空间内，形成高水充填体，实现矸石充填条带与高水充填体的联合支撑体系，以支撑岩层及表土层。