无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法与流程

本发明涉及煤矿开采，具体的说是无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法。

背景技术：

1、目前，覆岩离层注浆多采用分区隔离注浆，其基本原理为：依据关键层初次破断前所允许的极限跨距确定采煤工作面的宽度，并且在相邻两个采煤工作面之间留设一定宽度的隔离煤柱，使关键层保持稳定且关键层下形成各自独立封闭的离层空间，从而保证浆液能够注满覆岩离层区形成充填体。经过验证，留设隔离煤柱的宽度一般为40～80m，留设煤柱的宽度低于40～80m时，易产生坍塌，但是隔离煤柱的宽度较大，造成煤炭采出率较低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中由于留设隔离煤柱造成煤炭采出率低的问题，本发明提供了无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，通过对采空区导水裂隙带和垮落带注入加固浆液形成加固体，用于支撑覆岩离层，不需留设隔离煤柱或者隔离煤柱的宽度极小，提高了煤炭采出率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，包括以下步骤：

3、s1，将采煤区划分为多个采煤工作面；

4、s2，在每个采煤工作面上布置多个注浆钻孔，注浆钻孔的终孔位于导水裂隙带上方；

5、s3，沿采煤工作面分布方向将多个采煤工作面划分为若干组，同组内的采煤工作面依次相邻；

6、s4，对同组内的采煤工作面依次进行回采，回采后的区域形成采空区，同组内最后一个采煤工作面回采过程中，将最后一个采煤工作面采空区内的注浆钻孔延伸至导水裂隙带的下方，得到加固钻孔，向加固钻孔内下入注浆钻杆，通过注浆钻杆向导水裂隙带和冒落带注入加固浆液，使导水裂隙带和冒落带形成加固区。

7、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s1中，采煤工作面的宽度为160～240m。

8、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s1中，相邻两个采煤工作面之间预设有挡风带，挡风带的宽度为2～3m。

9、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s2中，采煤工作面为倾斜长臂采煤工作面，倾斜长臂采煤工作面在切眼侧设置有主注浆钻孔和辅助注浆钻孔。

10、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：所述主注浆钻孔8与切眼之间的距离不大于切眼长度的三分之一，主注浆钻孔与辅助注浆钻孔之间的距离为50～70m。

11、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s2中，相邻两个注浆钻孔之间的距离为130～170m。

12、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s4中，采煤工作面中工人工作位置与采空区内注浆钻孔的最小距离为500～600m时，延伸注浆钻孔得到加固钻孔。

13、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s4中，所述加固浆液为粉煤灰和水泥的混合浆液，其中，水泥的含量为10％～20％。

14、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：s4中，注浆钻杆包括与外部钻机连接的主钻杆和伸入注浆钻孔底部的延伸钻杆，主钻杆和延伸钻杆之间设置有连接管，连接管的底端与延伸钻杆顶端固定连接，连接管的顶端与主钻杆底端能够连接和分离，且主钻杆与连接管分离时，主钻杆的底端处于连接管内，并与连接管内侧壁之间形成活动间隙。

15、为本发明无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法的进一步优化：所述连接管包括同轴设置的上管段和下管段，上管段的内径大于主钻杆的外径，下管段的外径等于延伸钻杆的内径。

16、有益效果：

17、1、本发明提供了无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，通过向采空区的导水裂隙带和垮落带注入加固浆液形成加固区，加固区替代隔离煤柱支撑覆岩离层，提高了煤炭采出率。

18、2、在对采空区的导水裂隙带和垮落带注入浆液时，注浆钻杆伸入导水裂隙带，随着导水裂隙带的移动注浆钻杆易发生断裂，本发明中注浆钻杆下入加固钻孔前，主钻杆通过连接管与延伸钻杆相连接；注浆钻杆下入加固钻孔后，主钻杆与连接管相分离，但是主钻杆仍然伸入连接管内，主钻杆与连接管内侧壁之间形成活动间隙，导水裂隙带发生位移时，延伸钻杆随着导水裂隙带移动发生移动，由于活动间隙的存在，为延伸钻杆提供了移动空间，避免了注浆钻杆发生措断，保证注浆顺利进行。

19、附图说明

20、图1是采煤工作面的示意图；

21、图2是注浆钻孔的分布示意图；

22、图3是采煤工作面的截面示意图；

23、图4是第一采煤工作面回采后的示意图；

24、图5是第二采煤工作面回采后的示意图；

25、图6是第三采煤工作面回采后的示意图；

26、图7是第四采煤工作面回采后的示意图；

27、图8是注浆钻杆下入加固钻孔中后的示意图；

28、图9是实施例2的结构示意图；

29、图10是实施例3的结构示意图；

30、图11是实施例4的结构示意图；

技术特征：

1.无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s1中，采煤工作面(5)的宽度为160～240m。

3.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s1中，相邻两个采煤工作面(5)之间预设有挡风带(13)，挡风带(13)的宽度为2～3m。

4.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s2中，采煤工作面(5)为倾斜长臂采煤工作面，倾斜长臂采煤工作面在切眼侧设置有主注浆钻孔(8)和辅助注浆钻孔(7)。

5.如权利要求4所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：所述主注浆钻孔(8)与切眼之间的距离不大于切眼长度的三分之一，主注浆钻孔(8)与辅助注浆钻孔(7)之间的距离为50～70m。

6.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s2中，相邻两个注浆钻孔(6)之间的距离为130～170m。

7.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s4中，采煤工作面(5)中工人工作位置与采空区内注浆钻孔(6)的最小距离为500～600m时，延伸注浆钻孔(6)得到加固钻孔(14)。

8.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s4中，所述加固浆液为粉煤灰和水泥的混合浆液，其中，水泥的含量为10％～20％。

9.如权利要求1所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：s4中，注浆钻杆包括与外部钻机连接的主钻杆(1)和伸入加固钻孔(14)底部的延伸钻杆(3)，主钻杆(1)和延伸钻杆(3)之间设置有连接管(2)，连接管(2)的底端与延伸钻杆(3)顶端固定连接，连接管(2)的顶端与主钻杆(1)底端能够连接和分离，且主钻杆(1)与连接管(2)分离时，主钻杆(1)的底端处于连接管(2)内，并与连接管(2)内侧壁之间形成活动间隙(4)。

10.如权利要求9所述的无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，其特征在于：所述连接管(2)包括同轴设置的上管段(201)和下管段(206)，上管段(201)的内径大于主钻杆(1)的外径，下管段(206)的外径等于延伸钻杆(3)的内径。

技术总结
无煤柱连续开采覆岩离层注浆充填采煤方法，包括以下步骤：S1，将采煤区划分为多个采煤工作面；S2，在每个采煤工作面上布置多个注浆钻孔，注浆钻孔的终孔位于导水裂隙带上方；S3，沿采煤工作面分布方向将多个采煤工作面划分为若干组，同组内的采煤工作面依次相邻；S4，对同组内的采煤工作面依次进行回采，回采后的区域形成采空区，同组内最后一个采煤工作面回采过程中，将最后一个采煤工作面采空区内的注浆钻孔延伸至导水裂隙带的下方，得到加固钻孔，向加固钻孔内下入注浆钻杆，通过注浆钻杆向导水裂隙带和冒落带注入加固浆液，使导水裂隙带和冒落带形成加固区。本发明，不需留设隔离煤柱或者隔离煤柱的宽度极小，提高了煤炭采出率。

技术研发人员：周治元,王钰,王志毅,王冕,姜玉海,任冠
受保护的技术使用者：义煤集团新义矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13