绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及煤矿安全开采，尤其涉及一种绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、煤层开采后上覆岩层在重力的作用下将会发生破断和下沉运动，随着我国煤炭开采技术的进一步发展，西部矿区新建矿井开采强度十分巨大，西部矿区开采呈现大采高、超长工作面、快速推进等特征。在高强度开采下采动覆岩下沉空间大、速度快，采动覆岩剧烈破坏，岩层极易破断导水和大幅度下沉运动，进而引发矿井水害事故和地表沉陷等一系列安全和环境问题。

2、现有技术中，低损开采方法主要有限厚开采，条带开采，分层开采，充填开采、覆岩离层注浆技术等，现有矸石处理方法主要有井下固体充填、粉碎注浆充填和工业利用等。

3、然而，现有的低损开采方法以牺牲采出率、开采效率和增大开采成本为代价，不能兼顾绿色安全开采和高效经济开采，而现有的矸石处理技术生产能力不足，且处理成本较高。

技术实现思路

1、本发明提供一种绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中低损开采方法以牺牲采出率、开采效率和增大开采成本为代价，不能兼顾绿色安全开采和高效经济开采，而现有的矸石处理技术生产能力不足，且处理成本较高的缺陷。

2、本发明提供一种绿色开采方法，包括：

3、获取含煤地层的导水裂缝带高度和地表沉陷数据，并基于所述导水裂缝带高度确定采动导水裂缝顶界；

4、在所述采动导水裂缝顶界与所述含煤地层的含水层之间的距离小于第一预设阈值，或，在所述地表沉陷数据大于第二预设阈值的情况下，基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及所述预裂弱化层的厚度，确定预裂方式；

5、基于所述预裂方式对所述预裂弱化层进行预裂，在预裂完成后进行煤层开采；

6、在所述煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填。

7、根据本发明提供的一种绿色开采方法，所述基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及所述预裂弱化层的厚度，确定预裂方式，包括：

8、基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及预裂弱化层的厚度，以及煤层采厚，确定预裂工程量；

9、基于所述预裂工程量，确定所述预裂方式。

10、根据本发明提供的一种绿色开采方法，所述在所述煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填，包括：

11、基于煤基固废注浆充填的浆液冒落带内部的渗流规律和扩散半径，确定注浆充填钻孔布置位置；

12、在所述煤层开采完成后，基于所述注浆充填钻孔布置位置，进行煤基固废注浆充填。

13、根据本发明提供的一种绿色开采方法，所述基于所述注浆充填钻孔布置位置，进行煤基固废注浆充填，包括：

14、基于所述注浆充填钻孔布置位置，以及导水裂缝带高度控制目标和/或地表减沉目标，进行煤基固废注浆充填。

15、根据本发明提供的一种绿色开采方法，所述含煤地层的导水裂缝带高度是基于第一矿井的观测数据、所述第一矿井的相似矿井的观测数据和导水裂缝带预测高度中的任一种确定的，所述导水裂缝带预测高度是基于所述含煤地层中覆岩类型确定的。

16、根据本发明提供的一种绿色开采方法，所述含煤地层的预裂弱化层是基于所述含煤地层的覆岩强度、所述含煤地层的采动覆岩破坏特征确定的。

17、本发明还提供一种绿色开采装置，包括：

18、获取单元，用于获取含煤地层的导水裂缝带高度和地表沉陷数据，并基于所述导水裂缝带高度确定采动导水裂缝顶界；

19、确定预裂方式单元，用于在所述采动导水裂缝顶界与所述含煤地层的含水层之间的距离小于第一预设阈值，或，在所述地表沉陷数据大于第二预设阈值的情况下，基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及所述预裂弱化层的厚度，确定预裂方式；

20、开采单元，用于基于所述预裂方式对所述预裂弱化层进行预裂，在预裂完成后进行煤层开采；

21、充填单元，用于在所述煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填。

22、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述绿色开采方法。

23、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述绿色开采方法。

24、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述绿色开采方法。

25、本发明提供的绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质，基于预裂方式对预裂弱化层进行预裂，在预裂完成后进行煤层开采，在煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填，预裂方式是在采动导水裂缝顶界与含煤地层的含水层之间的距离小于第一预设阈值，或，在地表沉陷数据大于第二预设阈值的情况下，基于含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及预裂弱化层的厚度确定的。由此，通过预裂坚硬岩层实现覆岩破坏和地表沉陷的综合控制，对比传统低损开采方法具有低成本、高采出率、不影响生产等突出优势；并且，通过向预裂破坏后碎胀堆积体注入矸石浆液，利用碎胀堆积体的大空隙度和应变强化特性，允许更大颗粒矸石注入，延长注浆时间并提高注浆量，从而提高矸石的处理能力和岩层控制效果。

技术特征：

1.一种绿色开采方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绿色开采方法，其特征在于，所述基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及所述预裂弱化层的厚度，确定预裂方式，包括：

3.根据权利要求1所述的绿色开采方法，其特征在于，所述在所述煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填，包括：

4.根据权利要求3所述的绿色开采方法，其特征在于，所述基于所述注浆充填钻孔布置位置，进行煤基固废注浆充填，包括：

5.根据权利要求1所述的绿色开采方法，其特征在于，所述含煤地层的导水裂缝带高度是基于第一矿井的观测数据、所述第一矿井的相似矿井的观测数据和导水裂缝带预测高度中的任一种确定的，所述导水裂缝带预测高度是基于所述含煤地层中覆岩类型确定的。

6.根据权利要求1所述的绿色开采方法，其特征在于，所述含煤地层的预裂弱化层是基于所述含煤地层的覆岩强度、所述含煤地层的采动覆岩破坏特征确定的。

7.一种绿色开采装置，其特征在于，包括：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述绿色开采方法。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述绿色开采方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述绿色开采方法。

技术总结
本发明提供一种绿色开采方法、装置、电子设备及存储介质，其中方法包括：获取含煤地层的导水裂缝带高度和地表沉陷数据，并基于所述导水裂缝带高度确定导水裂缝顶界；在所述导水裂缝顶界与所述含煤地层的含水层之间的距离小于第一预设阈值，或，在所述地表沉陷数据大于第二预设阈值的情况下，基于所述含煤地层的预裂弱化层与煤层之间岩层的厚度以及预裂弱化层的厚度，确定预裂方式；基于所述预裂方式对所述预裂弱化层进行预裂后进行煤层开采；在所述煤层开采完成后，进行煤基固废注浆充填。本发明提供的方法、装置、电子设备及存储介质，对比传统低损开采方法具有低成本、高采出率、不影响生产等突出优势，且提高了矸石的处理能力和岩层控制效果。

技术研发人员：张玉军,肖杰,李嘉伟,李友伟,申晨辉,张志巍,张风达,范淑敏
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13