煤矿绿色开采许家林06

1、煤矿绿色开采技术煤矿绿色开采技术许家林许家林 中中 国国 矿矿 业业 大大 学学2013年年5月月30日日许家林教授简介 1984年入中国矿业大学采矿系学习，分别于1991年和1999年获采矿工程硕士和博士学位，师从钱鸣高院士。 主要从事煤矿岩层控制与绿色开采技术方向研究与教学，出版矿山压力与岩层控制、煤矿绿色开采等著作4部，发表论文150余篇。 曾获煤炭青年科技奖、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、教育部“新世纪优秀人才支持计划”。 联系方式：联系方式 江苏徐州，中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室提提 纲纲 第一讲第一讲 绿色开采的概念与技术框架绿色开

2、采的概念与技术框架 第二讲第二讲 导水裂隙带高度预计新方法导水裂隙带高度预计新方法 第三讲第三讲 隔离注浆充填不迁村采煤技术隔离注浆充填不迁村采煤技术第一讲第一讲 绿色开采的概念与技术框架绿色开采的概念与技术框架一、煤炭开采损害与环境问题二、绿色开采的概念与内涵三、绿色开采的技术框架 矸石排矸石排放放 岩层运岩层运动动 地表沉地表沉陷陷 顶板事故顶板事故 突水事故突水事故 瓦斯事故瓦斯事故 破坏土地与建筑破坏土地与建筑 破坏地下水资源破坏地下水资源 矸石占地与污染矸石占地与污染 排放瓦斯污染大气排放瓦斯污染大气 土地破坏与土地破坏与“三下三下”压煤问压煤问题题p 我国的煤炭资源回收率仅为40%

3、左右，“三下”（村庄下、道路下、水体下）压煤是重要根源。p 平均每采万吨原煤造成塌陷土地0.2-0.3公顷，平均每年新增塌陷地约3-4万公顷。 煤矸石的露天排放问题煤矸石的露天排放问题p 我国现有矸石山1600余座，堆积量超过45亿t，占地超过15000hm2。目前每年产矸量超过3.5亿t。p 矸石山严重污染空气和地下水，甚至存在爆炸危险。 煤矿突水灾害与水资源破坏问题煤矿突水灾害与水资源破坏问题p 我国60%的矿区为石二叠系含煤地层，其中80%受到严重的突水威胁。p 现在，我国每年排出矿井水60亿m3左右，只利用25%左右，造成矿区水源枯竭、水与生态环境的破坏。 煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放煤矿瓦

4、斯灾害与瓦斯排放中国在地下2000 m范围内具有3035万亿m3煤层气资源,每年排放煤矿瓦斯70190亿m3。煤矿瓦斯灾害严重。二、煤矿绿色开采的概念 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地、矸石等一切可以利用的各种资源；基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；基本手段是控制或利用采动岩层破断运动；目标是在取得经济效益的同时,实现最佳的环境效益和社会效益。煤矿绿色开采的特点之一 从广义资源的角度论，在矿区范围内的从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭；地下水；煤层内所涵的瓦斯；土地以至于煤矸石以及在

5、煤层附近的其他矿床都应该是经营这个矿区都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。的开发对象而加以利用。 矿井瓦斯定义：矿井中主要由甲烷为主的有害气体。-煤层气 瓦斯抽放-煤层气开采（抽采） 矿井水文地质类型：根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，类型。煤矿绿色开采的特点之二 从开采的角度采取措施，从源头消除或减少采矿对环境的破坏；而不是先破坏后治理。因而，矸石的井上处理与土地复垦是属于环境治理问题，而不属于绿色开采问题。煤矿绿色开采的特点之三开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关（岩体不破坏上述问题都不会成的岩

6、层运动有关（岩体不破坏上述问题都不会发生），因而，绿色开采的重大基础理论为：发生），因而，绿色开采的重大基础理论为：1 1）采矿后岩层内的）采矿后岩层内的“裂隙场裂隙场”分布以及离层规律。分布以及离层规律。2 2）开采对岩层与地表移动的影响规律。）开采对岩层与地表移动的影响规律。3）水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律；）水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律；4）岩体应力场分布规律及岩层控制技术）岩体应力场分布规律及岩层控制技术因而，一定程度上绿色开采技术可叫做因而，一定程度上绿色开采技术可叫做“基于岩层基于岩层控制的绿色开采技术控制的绿色开采技术”。煤炭开采煤炭开采岩层移动岩层移动排放矸石排放矸石地下水

7、流失地下水流失与突水事故与突水事故瓦斯卸压流动、瓦斯事瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境故与排放瓦斯污染环境地表塌陷、土地地表塌陷、土地与建筑物损害与建筑物损害占用土地占用土地污染环境污染环境保水开采保水开采煤与瓦斯共采煤与瓦斯共采减沉开采减沉开采矸石减排矸石减排地下气化开采地下气化开采绿色开采绿色开采关关键键层层理理论论三、煤矿绿色开采的技术框架部分开采充填开采协调开采条带开采房柱式开采部分充填全部充填减缓地表沉陷、保护土地资源、回收建筑物下压煤减沉开采减沉开采技术体系减沉开采技术体系二、减沉开采技术体系二、减沉开采技术体系 三、保水开采技术体系三、保水开采技术体系 保护地下水资源井下

8、排水的净化与循环利用技术含水层不破坏或破坏后能恢复的采煤技术保水开采保水开采技术体系保水开采技术体系四、煤与瓦斯共采技术体系四、煤与瓦斯共采技术体系 煤与瓦斯共采技术体系煤与瓦斯共采技术体系第二讲第二讲 导水裂隙带高度预计新方法导水裂隙带高度预计新方法一、顶板异常突水案例 二、关键层位置对导高的影响规律三、基于关键层位置的导高预计新方法四、在顶板突水灾害防治中的应用五、简要结论松散含水层下采煤示意图松散含水层下采煤示意图工作面风巷表土层松散含水层基 岩地 面导水裂隙带高度1. 问题的提出问题的提出建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规

9、程顶板导水裂隙高度预计公式顶板导水裂隙高度预计公式 注：m累计采厚；公式应用范围：单层采厚13 m，累计采厚不超过15 m；号项为中误差。 1. 问题的提出问题的提出工作面煤层采厚 /m基岩厚度 /m顶板导水裂隙高度 /m突水情况计算实测补连塔煤矿314014.44.412012036365252140140154154突水祁东煤矿32222.52.5636327274242突水祁东煤矿71143.03.07070303045456262102102突水松散含水层下采煤异常突水案例松散含水层下采煤异常突水案例 1. 问题的提出问题的提出s21钻孔冲洗液漏失量变化曲线钻孔冲洗液漏失量变化曲线 s

10、19钻孔冲洗液漏失量变化曲线钻孔冲洗液漏失量变化曲线 补连塔煤矿补连塔煤矿3140131401工作面顶板导水裂隙高度工程探测钻孔布置图工作面顶板导水裂隙高度工程探测钻孔布置图2. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响补连塔煤矿 31401面顶板导水裂隙高度实测结果孔号观测孔滞后工作面距离/m采厚/m导水裂隙高度 /m基岩柱垂高 /m实测规程预计s199314.4153.9552122.5s2110194.4140.5052119.6(a)(a)突水区域覆岩柱状突水区域覆岩柱状33.81m95.16m（b b）未突水区域覆岩柱状）未突水区域覆岩柱状2. 关键层位置

11、对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响地面松散层砂砾含水层基岩规程预测导水裂隙31401工作面煤层运输顺槽回风顺槽s19(s21)55m140154m实测导水裂隙祁东煤矿祁东煤矿7114工作面导水裂隙高度探测结果工作面导水裂隙高度探测结果 孔号孔号观测孔滞观测孔滞后工作面后工作面推进推进速度速度m/m/月月采厚采厚/m/m导水裂隙高度导水裂隙高度 /m/m距离距离/m/m时间时间 /d/d实测实测规程规程预计预计d1d1100100787850503.03.062.062.04545d2d2167167898950503.03.0102.3102.345457114工作面导

12、水裂隙高度探测方案工作面导水裂隙高度探测方案 7114工作面导水裂隙探测结果工作面导水裂隙探测结果 风巷表土层松散承压含水层基 岩地 面机巷7114工作面d1d262m102.3m规程预计导水裂隙实测导水裂隙45m2. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响d5d67130工作面第块段7130工作面机巷7130工作面风巷切眼跳压切眼断层断层高9130329-3027130工作面第块段7130工作面第块段采区运输上山采区回风上山两带高度探测孔位置d 5两带探测孔柱状 3553603653703753803856090120150180钻孔水位深度（钻孔水位深度（m）

13、钻孔深度（钻孔深度（m）29.512. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响d5d67130工作面第块段7130工作面机巷7130工作面风巷切眼跳压切眼断层断层高9130329-3027130工作面第块段7130工作面第块段采区运输上山采区回风上山两带高度探测孔位置d 6两带探测孔柱状3503553603653703753803080130180钻孔水位深度（钻孔水位深度（m）钻孔深度（钻孔深度（m）28.512. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响主关键层亚关键层2亚关键层1煤层亚关键层3导高45m主关键层亚关键层2亚关键层1

14、煤层亚关键层3导高65m导高45m主关键层亚关键层2亚关键层1煤层亚关键层3亚关键层位置影响导水裂隙发育高度的实验方案与结果ks1ks2ks3pksks1ks2ks3pksks1ks2ks3pks模型i模型ii模型iii2. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响h，关键层破断裂缝贯通的临界高度，关键层破断裂缝贯通的临界高度，m；l，第，第i层关键层破断块体长度，层关键层破断块体长度，m；h，第，第i层关键层厚度，层关键层厚度，m；k，第，第i层关键层破断裂缝贯通时的张开度，层关键层破断裂缝贯通时的张开度，m； ，第，第i层关键层破断块体回转角，度；层关键层破断块

15、体回转角，度； ，第，第i层关键层破断裂缝张开角，度；层关键层破断裂缝张开角，度； s，第，第i层关键层破断块体回转下沉量，层关键层破断块体回转下沉量，m；m，煤层采厚，煤层采厚，m；kp，第，第i层关键层破断后下部岩层综合碎胀系数。层关键层破断后下部岩层综合碎胀系数。mhls第i层关键层煤 层第1层关键层hk 关键层破断裂缝贯通的临界高度结构模型1pkkhlmhm)107(h2. 关键层位置对导水裂隙发育高度的影响关键层位置对导水裂隙发育高度的影响3. 3. 基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法基岩基岩顶界面顶界面基岩基岩顶界面顶界面导高基岩厚度主关键

16、层位于 （7 10）m 以内？收集工作面钻孔柱状资料判别覆岩关键层位置计算关键层距煤层高度否是导高（710）m以外最近的关键层距煤层高度 导导水水裂裂隙隙带带高高度度导导水水裂裂隙隙带带高高度度主关键层亚关键层1亚关键层3主关键层亚关键层1亚关键层21主关键层亚关键层1亚关键层3主关键层亚关键层1亚关键层21（7 10）mm（7 10）mm基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法流程工作面钻孔采高/m主关键层高度/m基岩厚/m按规程预计结果 /m按关键层预计结果/m实测结果/m按规程预计结果误差/m按关键层预计结果的误差/m补连塔31401s214.433.8119.651.9119.6140.

17、5088.623.23补连塔31401s194.433.8122.551.9122.5153.95102.0536.68祁东7114d13.03.4878.044.678.0062.0017.4-16祁东7114d23.03.48116.044.6116.00102.3057.7-13.7祁东7130d52.8531.8858.3343.731.8829.51-14.19-2.37祁东7130d62.8330.4663.3143.730.4628.51-15.19-1.95祁东6130d81.931.9767.5237.531.9732.22-5.280.25祁东7121d92.37.4989

18、.1640.389.1666.4826.18-22.68祁东7121d102.33.4580.8540.380.8566.8126.51-14.0443.576.3572.128.6-4.25 导水裂隙带高度不同预计方法的结果对比 3. 3. 基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法与我国现有规程中的统计经验公式相比:l新的预计方法充分体现了覆岩关键层位置对导水裂隙发育高度的影响规律，弥补了将顶板岩性统计均化为坚硬、中硬、软弱进行导水裂隙带高度预计的不足。l尤其是当覆岩主关键层位于临界高度（710）m以内时，新预计方法可以对导水裂隙带高度发育至基岩顶部的异常

19、情况作出判别，避免顶板突水事故的发生。l新预计方法能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计。3. 3. 基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用利用提出的新预计方法，合理解释了补连塔煤矿和祁利用提出的新预计方法，合理解释了补连塔煤矿和祁东煤矿异常顶板突水灾害发生机理，都是由于主关键层位东煤矿异常顶板突水灾害发生机理，都是由于主关键层位置处于临界高度（置处于临界高度（710）m以内而导致导水裂隙带发育至以内而导致导水裂隙带发育至基岩顶部，远大于按基岩顶部，远大于按规程规程中的经验公式预计结果。中的

20、经验公式预计结果。补连塔煤矿四盘区补连塔煤矿四盘区3140131401综采面出水位置与出水量综采面出水位置与出水量序号序号出水时间出水时间距开切眼距离距开切眼距离/m两次出水间距两次出水间距/m出水量出水量m3/h两次出水间两次出水间隔时间隔时间/d推进速度推进速度m/d12月月18日日165020023月月2日日175810830012933月月7日日18085025051044月月8日日21643564003211.1354月月30日日24202562002211.6465月月4日日248565200416.2575月月7日日255267120322.334. 4. 在顶板突水灾害防治中的

21、应用在顶板突水灾害防治中的应用补连塔煤矿四盘区内各钻孔主关键层位置与突水危险性评价 补连塔煤矿四盘区补连塔煤矿四盘区1-2煤突水危险区域预测结果煤突水危险区域预测结果l突水危险区域预测结果指导了四盘区突水灾害防治实践。l31401工作面避免了一次拆面搬家，不仅节约了搬家费用，消除了跳采煤柱损失，保证了工作面正常回采，取得了显著的经济效益。4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用工作面风巷表土层松散含水层基 岩地 面邻近松散含水层开采示意图邻近松散含水层开采示意图四 含-线地质剖面图7114采空区7114机 巷芯无采 前 孔比例 1：2000f9-1:6570h=05mf

22、9:6542h=525m祁东矿基岩顶部松散承压含水层（俗称“四含”，厚40m，水压3.8mpa)松散承压含水层邻近松散承压含水层采煤压架突水机理邻近松散承压含水层采煤压架突水机理4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用案例案例1 1：祁东煤矿：祁东煤矿3 32 22222工作面压架突水工作面压架突水 3222工作面宽150 m，工作面推进42 m时，老顶来压强烈，工作面中部5060架支柱活塞被压死，卡环压裂，3个半小时内水量由10 m3/h增大到80 m3/h ，最大水量达1 670 m3/h，终因矿井排水能力不足，水泵房进水，矿井被淹。由此造成直接经济损失3648.5

23、6万元，矿井恢复生产费用近1亿。150m42m工作面压压架架突突水水位位置置风巷机巷3222煤层厚度 平 均2.5 m，最小防水煤岩柱厚度63m，预计导水裂隙高度为42m。4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用案例案例2 2：祁东煤矿：祁东煤矿71147114工作面压架突水事故工作面压架突水事故 7114工作面宽176m，煤层厚度平均2.8m，最小防水煤岩柱厚度为70m，预计导水裂隙高度45m。工作面推进44m时，顶板来压强烈，压死支架 74 架，顶板涌水量由15 m3/h逐步增大到60 m3/h 。此次采场压架突水事故造成了近千万元的直接经济损失，严重影响了矿井的正

24、常生产计划。176m44m工作面压压架架突突水水位位置置风巷机巷7114 最 小防 水 煤 岩柱厚度70m， 预 计 导水 裂 隙 高度为45m。4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用主关键层亚关键层主关键层松散承压含水层载荷传递作用下关键层复合破断机理松散承压含水层载荷传递作用下关键层复合破断机理 由于松散承压含水层的载荷传递作用，导致一定覆岩条件下关键层易产生复合破断，使得主关键层位置下移至临界高度（710m）以下，顶板导水裂隙发育到基岩顶部 ，沟通松散含水层，引发突水灾害 。高水压作用无水压作用4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用突水

25、祁东煤矿祁东煤矿71煤开采压架突水危险区域预测图煤开采压架突水危险区域预测图 4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用预爆破钻孔设计祁东煤矿7121工作面压架突水灾害防治a1a224m25m13.76m中砂岩粉砂岩中砂岩粉砂岩71煤层405010顶板覆岩柱状 p顶板预裂爆破p长观孔水位预警p工作面支护质量监测p推进速度调控 实现了7121工作面的安全开采，回收煤炭资源约28.8万t，实现直接经济效益约7748万元。基于长观孔水位突水预警4. 4. 在顶板突水灾害防治中的应用在顶板突水灾害防治中的应用（1）揭示了覆岩关键层位置对导水裂隙发育高度的影响规律。只有当关键层距开

26、采煤层小于某一临界高度时，关键层破断裂缝才会贯通成为导水裂隙，且受其控制而同步破断的上覆岩层的破断裂缝也贯通成为导水裂隙。关键层破断裂缝贯通的临界高度可以粗略按710倍采厚估算。5. 简要结论简要结论（2）提出了基于关键层位置的导水裂隙带高度预计方法。与我国现有的规程中的统计经验公式相比，新的预计方法充分体现了具体开采条件下特定的覆岩关键层结构对导水裂隙发育高度的影响规律，弥补了将顶板岩性统计均化为坚硬、中硬、软弱进行导水裂隙带高度预计的不足，能适应不同采厚条件下的导水裂隙带高度预计，是对现有方法的重要补充和发展。5. 简要结论简要结论第三讲第三讲 隔离注浆充填不迁村采煤技术隔离注浆充填不迁村

27、采煤技术一、技术背景一、技术背景二、技术原理二、技术原理三、关键技术三、关键技术四、同类技术对比四、同类技术对比五、推广应用效果五、推广应用效果一、技术背景一、技术背景l我国煤矿建筑物压煤开采问题严重我国煤矿建筑物压煤开采问题严重n建筑物（村庄）下压煤开采问题一直是困扰我国煤矿的重大技术难题。对我国东部矿区而言，这一问题尤为突出。压煤村庄压煤村庄压煤量占总储量比例压煤量占总储量比例年征迁费用年征迁费用吨煤提取征迁费用吨煤提取征迁费用300处处47%810亿元亿元2030元元/t淮北矿业集团村庄压煤与搬迁费用淮北矿业集团村庄压煤与搬迁费用n淮北矿区迁村采煤难度大、费用高、地矿关系复杂，因此，研究

28、适合淮北矿区条件的不迁村采煤技术必要而紧迫。n不迁村采煤技术主要有：条带开采、充填开采。采空区充填冒落区充填离层区充填按充填位置分类l充填开采主要类型充填开采主要类型u充填开采控制沉陷的机理是通过充填来阻止煤层采出后的空洞传递到地表。充填开采控制沉陷的机理是通过充填来阻止煤层采出后的空洞传递到地表。u煤层采出空洞是随覆岩破断下沉由下往上逐步传到地表的。煤层采出空洞是随覆岩破断下沉由下往上逐步传到地表的。u既可以在采出空洞出现后及时充填，也可以在采出空洞往上传递的过程中进行既可以在采出空洞出现后及时充填，也可以在采出空洞往上传递的过程中进行充填，以达到阻止采出空洞传到地表的目的。充填，以达到阻止

29、采出空洞传到地表的目的。矸石直接充填膏体充填高水材料充填注浆充填l煤矿充填的目的是为了控制岩层运动，因此，应深入研究煤矿充填的目的是为了控制岩层运动，因此，应深入研究充填开采岩层破断运动与地表沉陷规律，形成基于岩层移动充填开采岩层破断运动与地表沉陷规律，形成基于岩层移动和地表沉陷控制要求的充填采煤设计理论和方法。和地表沉陷控制要求的充填采煤设计理论和方法。l从目前充填采煤实践来看，制约从目前充填采煤实践来看，制约充填充填开采技术推广应用的开采技术推广应用的主要因素之一是充填采煤能力较低，与煤矿高产高效生产模主要因素之一是充填采煤能力较低，与煤矿高产高效生产模式不匹配。因此，应着重研究如何提高充

30、填采煤生产能力式不匹配。因此，应着重研究如何提高充填采煤生产能力。l制约煤矿开采技术推广应用的制约煤矿开采技术推广应用的另一关键另一关键因素是充填采煤因素是充填采煤成成本相对煤炭售价而言仍然较高。因此，应重点研究如何降低本相对煤炭售价而言仍然较高。因此，应重点研究如何降低充填采煤成本的技术途径。充填采煤成本的技术途径。l充填采煤需要研究的关键问题充填采煤需要研究的关键问题二、技术原理二、技术原理l 采动覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术示意（动画）采动覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术示意（动画）通过分区隔离控制工作面处于非充分采动状态，并通过钻孔高压注浆充填离层区，形成“覆岩结构隔离煤柱充填压实区”

31、承载结构，控制地表沉陷，实现不迁村采煤。三、关键技术三、关键技术关键技术之一：采动覆岩分区隔离参数设计方法l注浆充填工作面采宽设计方法l隔离煤柱宽度设计方法关键技术之二：采动覆岩分区隔离注浆充填工艺l注浆充填钻孔布置方法l注浆充填系统与工艺参数l注浆充填与采煤速度匹配l关键技术关键技术q q地表主关键层亚关键层2亚关键层1开采煤层主关键层破断距主关键层确定的采宽充填工作面采宽设计方法充填工作面采宽设计方法主关键层不破断失稳工作面处于非充分采动状态充填工作面采宽设计算例充填工作面采宽设计算例q q主关键层煤层关键层破断步距准数lm关键层不断对应的极限采宽b关键层与煤层间距h地表l主关键层不断的工

32、作面极限采宽为180m；l确定104采区工作面合理采宽为150m左右。 qhltm212b(lm+2h/tanq)时关键层稳定不垮落 亳州煤业股份公司104采区地 表主关键层开采煤层充填工作面宽度a隔离煤柱宽度bq q承载区宽度c2 /tancahq充填工作面宽度aq q承载区宽度c承载区宽度：式中：h，注浆层位距煤层高度；q，充分采动角h隔离煤柱宽度设计方法隔离煤柱宽度设计方法按条带开采煤柱稳定性评价方法设计隔离煤柱保持稳定性极限强度理论：()/2()pbf h acf h/0.9(0.640.36 /)npcdb m采宽a/m150基岩厚度/m268采高m/m3煤体试件强度/mpa15注浆

33、段距煤层垂高/m140煤体试样直径d/m0.05充分采动角/70系数n1.4表土层厚度/m350安全系数1.5隔离煤柱宽b45m隔离煤柱宽度设计方法算例隔离煤柱宽度设计方法算例煤柱b地表主关键层开采煤层1044宽度a15070c481042宽度a14570c4890140m亳州煤业股份公司104采区关键技术之一：采动覆岩分区隔离参数设计方法l注浆充填工作面采宽设计方法l隔离煤柱宽度设计方法关键技术之二：采动覆岩分区隔离注浆充填工艺l注浆充填钻孔布置方法l注浆充填系统与工艺参数l注浆充填与采煤速度匹配l关键技术关键技术注浆充填钻孔布置方法注浆充填钻孔布置方法注浆段度90120m隔离段高90140

34、m松散层护壁段基岩裸孔注浆段f216f91n形成了形成了双孔错层钻孔布置双孔错层钻孔布置技术技术。i-i剖面图平面图l多层位注浆充填，注浆充填层位上限为主关键层下，下限为裂隙带上。l钻孔平面间距100200m。l组内钻孔间距：3050m。注浆充填系统与工艺参数注浆充填系统与工艺参数n注浆充填系统与流程注浆充填系统及工艺流程l建设周期短（23个月）；l投资少（200万400万元）；l系统灵活、简便、机动 。注浆充填系统与工艺参数注浆充填系统与工艺参数n注浆充填材料和配比粉煤灰浆压缩特性曲线l粉煤灰密度：0.60.7 t/m3。l浆体水灰质量比：1.32.0。l浆体水灰体积比：0.781.2。l浆

35、体容重：1.281.41t/m3。n此外，对注浆充填泵选型、注浆充填压力、采注匹配、注浆充填时机和终止判据等工艺参数，均形成了相应设计方法。采煤速度：压实注采比：注浆充填与采煤速度匹配注浆充填与采煤速度匹配 n按照地表沉陷控制要求确定的压实注采比和每天粉煤灰充填量确定井下采煤速度。/hcmvhmvam亳州煤业股份公司1044工作面注浆充填与采煤速度匹配实例400t/d3m/d为压实注采比；为单位质量干灰转变成压实灰体的压缩系数；mh为每天注入的干灰质量，t；为粉煤灰密度；v为采煤速度，m/d；a为工作面采宽；m为采高。800t/d5.9m/d四、同类技术对比四、同类技术对比技术经济指标工作面宽

36、度采出率减沉率充填系统充填与采煤干扰程度吨煤充填成本采动覆岩分区采动覆岩分区隔离注浆充填隔离注浆充填长壁面，长壁面，100200m80%80%建设周期短、建设周期短、投资少投资少较小较小年产量年产量60-100万万t30元元/t传统条带开采短壁面，2050 m80%年产量年产量30-50万万t传统的离层区注浆充填长壁面，100200 m90%90%80%建设周期长、投资大很大年产量年产量30-50万万t60元元/tl技术经济指标及与同类技术对比技术经济指标及与同类技术对比l适用条件适用条件u单一煤层u基岩厚度较大（100m）u粉煤灰来源可靠且运价合适u地面具备钻孔施工与注浆充填条件尤其适合“村

37、庄局部压煤采区村庄局部压煤采区”、“因断因断层影响储量小的压煤采区层影响储量小的压煤采区”等条件下不迁村采煤。五、推广应用效果五、推广应用效果淮北矿区村庄压煤采区特点淮北矿区村庄压煤采区特点（1）村庄局部压煤采区注3注注5注2注4注6注11注15注17注19注14注16注18注9注12注7注10注13注8祁北新城保护煤柱村庄保护煤柱上山保护保护煤柱-280m防砂煤柱-310m防水煤柱-330m防水煤柱-550368工作面366工作面364工作面362工作面吕大庄吕圩子庙前注20对于上述2类村庄压煤采区，目前仍缺少高效、经济、便捷的不迁村采煤技术。（2）受断层影响储量小的压煤采区10441042

38、侯楼杨子营1044风巷1044机巷1042机巷1042风巷注1注2注3注4注5祁南煤矿36采区亳州煤业股份公司104采区“采动覆岩分区隔离注浆充填不迁村采煤技术” 为淮北矿区不迁村采煤提供了一条新的技术途径，尤其为“村庄局部压煤采村庄局部压煤采区区”、“因断层影响储量小的压煤采区因断层影响储量小的压煤采区”等条件下不迁村采煤提供了一条高效、经济、便捷的技术途径，解决了长期困扰淮北矿区村庄压煤开采问题。该项技术已在淮北矿业集团全面推广应用，出台并印发了淮北矿业分区隔离注浆充填技术应用的若干规定（暂行）（淮（淮矿地测矿地测201396号）。号）。推广应用情况推广应用情况推广应用情况推广应用情况序号

39、序号矿矿 井井压煤采区压煤采区类型类型进行程度进行程度1 1亳州煤业公司亳州煤业公司104104采区采区村庄下采煤村庄下采煤完成完成2 2亳州煤业公司亳州煤业公司103103采区采区村庄下采煤村庄下采煤完成完成3 3海孜煤矿海孜煤矿i3i3采区采区村庄下采煤村庄下采煤完成完成4 4祁南煤矿祁南煤矿3636采区采区村庄下采煤村庄下采煤完成完成5 5亳州煤业公司亳州煤业公司7676采区采区村庄下采煤村庄下采煤完成完成6 6亳州煤业公司亳州煤业公司101101采区采区村庄下采煤村庄下采煤实施中实施中7 7桃园煤矿桃园煤矿八采区八采区宿州开发区下采煤宿州开发区下采煤实施中实施中8 8岱河矿业公司岱河矿

40、业公司3 3采区采区村庄下采煤村庄下采煤实施中实施中9 9袁店二矿袁店二矿8282采区采区村庄下采煤村庄下采煤实施中实施中 在淮北矿区6个煤矿的个煤矿的9个压煤采区个压煤采区得到了推广应用。亳州煤业股份公司亳州煤业股份公司104采区应用效果采区应用效果n采高3.0 3.2m。倾角平均9。平均采深620m。松散层350m，基岩平均270m。1044长150m，1042长145m，隔煤柱3254m。n采出煤量85万t，采出率90%以上；充填粉煤灰17万 t；压实注采比43.6%。采后实测地表最大下沉298 mm，下沉系数0.1。亳州煤业股份公司亳州煤业股份公司103采区应用效果采区应用效果n采高3.03.2m；倾角12；采深620m；松散层厚度350m；基岩厚度270m；1037