孔庄煤矿7434工作面构筑物压煤覆岩隔离注浆充填开采方案研究

发布时间：2020-11-02 22:56

　　 覆岩隔离注浆充填技术在关键层支撑上覆岩层的情况下,在工作面取合理采宽,使之处于非充分采动状态,并在相邻工作面之间设置保护煤柱。开采中,在关键层未破断时,通过地面钻孔高压将浆体注入覆岩离层中,在工作面中部形成压实区,来控制地表破坏。该技术在实践中有效的控制地表沉陷,得到了广泛的应用。本论文针对大屯煤电(集团)有限责任公司孔庄煤矿7434工作面被地面钢厂压覆的实际,研究了钢厂压煤覆岩隔离注浆充填开采方案。用数值模拟的方法模拟注浆条件下地表沉陷情况,在此基础上设计注浆开采方案。应用概率积分法分别对注浆充填开采和长壁直接开采进行地表沉陷预计。7434工作面走向长度1235m,倾斜长度197m,平均厚度4.5m,属于单一煤层开采,煤层条件适宜注浆。煤层埋深793.8m~893.8m,上方有7层关键层。孔庄煤矿地势平坦,水源充足,电力架设方便,距5km处有一座电厂可用来供给粉煤灰。7434工作面开切眼侧被地面一座钢厂所压覆盖,需要应用注浆充填可以在保护钢厂的情况下,对其进行开采。所以7434工作面具备进行覆岩隔离注浆充填开采可行性和必要性。根据7434工作面的地质采矿情况与压煤情况,建立模型并进行注浆充填数值模拟。得出注浆区域最大下沉量是393mm;最大倾斜值是1.66mm/m;最大水平移动量范围是-177.5mm;最大水平变形量是-1.79mm/m。建筑物处于I级损坏等级,注浆充填工程有效的控制了地表下沉。根据此结果,注浆层位设置于距煤层顶板150m左右的第三层关键层。注浆压力设计为8MPa。注浆充填材料采用电厂粉煤灰,浆体浓度需要达到70%。需要采用开切眼侧压煤的钻孔布置方式进行注浆。要按照双孔布置的方法设置钻孔。需要5个钻孔进行注浆,单个钻孔间距10~50m,钻孔组间距100~200m。与搬迁开采、传统条带开采、传统的离层注浆充填开采、井下充填开采相比,注浆充填开采吨煤充填成本低,煤炭采出率高,下沉系数小。充填系统的建设周期短,投资较小。充填和采煤干扰较小。更适合解决7434工作面钢厂压覆问题。对7434工作面进行开采沉陷预计,根据以往文献确定出地表移动计算参数。沉陷预计分为长壁直接开采和注浆充填开采2种方案。长壁直接开采后工作面正上方处于IV级破坏,钢厂区域处于II级破坏;注浆充填开采后钢厂处于I级破坏。因此覆岩隔离注浆充填技术可以有效控制地表沉陷,在开采的同时保护钢厂。本论文含有图26幅,表格9个,参考文献87篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD823.7
【部分图文】：

孔庄煤矿位置图

f5H=0.5m f6H=2.0mf7H=0.8m f8H=0.7mf9H=1.7m f10H=1.8mfB5H=5.5m2.3 7434 工作面构筑物压煤情况（Coal Crushing of Structures of7434 Working Face）孔庄煤矿 IV1 采区 7434 工作面开采面临的一个制约因素是开切眼侧被地面一座钢厂所压覆盖（图 2-6）。在 7434 切眼以外，地面建设有 1 个钢厂、砖厂等其他企业，均属于矿征地在前、建设在后。其中，钢厂是一个较大企业，投资在1.6 亿以上，且目前仍在扩建中。钢厂占地面积为 69364.8 平方米。主体建筑均为钢构结构，还有 6 个炉体，包括 2 座矿热炉、3 座竖窑、1 座煤气炉，单个炉体高度接近 20m。受影响工作面储量 108.99 万吨。应用覆岩隔离注浆充填可以在保护钢厂的情况下，将其采出。解放压煤 108.99 万吨，按照煤价 500 元/吨，创造产值 5.45 亿元。

3 构筑物下覆岩隔离注浆充填开采方案研究3 Study on Scheme of Mining by Isolated OverburdenGrout Injection Under the Structure3.1 覆岩隔离注浆充填技术原理（Technical Principle of IsolatedOverburden Grout Injection）覆岩隔离注浆充填开采来源于传统注浆开采技术与条带开采技术的结合。传统注浆开采技术只能减缓地表下沉，但并不能控制地表下沉；条带开采技术虽然可以较好的控制地表沉陷，但是煤炭资源浪费较多，巷道掘进率较高。覆岩隔离注浆充填技术利用高压注浆在工作面中部形成压实区，联合在两个工作面之间布设的隔离煤柱共同支撑上覆岩层，控制相邻工作面均处于非充分采动状态，同时利用关键层的承载特性，最终形成“充填压实区－隔离煤柱－关键层”承载结构，将承载于隔离煤柱上的载荷进行转化，减小使隔离煤柱的宽度降低，减小地表下沉，是地表建筑物免于破坏（图 3-1）。
【参考文献】

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本文编号：2867700