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专利号: 2024119096777
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、确定动态调控区域位置及范围;

S2、动态调控钻孔施工;

S3、开展动态调控,构建支撑体;

S4、检测动态调控效果并采取补注措施;

S5、多工作面离层注浆连续开采;

S2具体包括:在动态调控区域地表沿工作面推进方向间隔距离L施工多组动态调控钻孔,每组动态调控钻孔包括中间的主钻孔ZA以及左右两侧的副钻孔ZA1和ZA2,结合充填膏体料浆的流动规律确定主钻孔ZA以及副钻孔ZA1和ZA2的间距F,主钻孔ZA以及副钻孔ZA1和ZA2均施工至注浆离层层位,副钻孔ZA2位于工作面A、B之间沿空巷道上方;

S3步骤为:

S31、工作面A离层注浆充填完成后,在动态调控区域内进行高压注浆,通过主钻孔ZA高压注入膏体充填料浆,同时通过工作面A内主钻孔ZA左右两侧副钻孔ZA1和ZA2注入速凝剂,加速膏体充填料浆形成支撑体,并将下方垮落矸石压实,使非压实区转变为压实区;

S32、通过副钻孔ZA1和ZA2注入由速凝水泥、粉煤灰、煤矸石、煤泥制备而成的浆液,充填动态调控后支撑体两侧剩余离层扩张空间;

S5中,当工作面B开采后,通过工作面A内主钻孔ZA右侧的副钻孔ZA2和工作面B内离层注浆钻孔Z2同时注入由粉煤灰、煤矸石、煤泥制备而成的浆液,充填工作面B上方离层发育空间以及支撑体右侧离层扩展空间,直至完成工作面B离层注浆充填工作,重复步骤S1~S5实现基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采。

2.根据权利要求1所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,S1中具体步骤为:S11、根据相关地质资料确定注浆离层层位;

S12、结合工作面参数和注采比确定非压实区宽度;

S13、结合非压实区宽度、柔模墙以及沿空巷道位置确定动态调控区域位置及范围。

3.根据权利要求2所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,S11中,注浆离层层位至煤层的距离应大于导水裂缝带高度和隔离维护带高度之和,计算公式为:H离≥H导+H隔

H隔=(6~10)M

式中,H离为离层层位高度,m;H导为导水裂缝带高度,m;H隔为隔离维护带高度,m;M为煤层高度,m。

4.根据权利要求3所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,S12中,非压实区计算公式为:式中,L非为非压实区宽度,m;L压为压实区宽度,m;W为工作面宽度,m;a为注采比,取0.5~0.7。

5.根据权利要求4所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,S13中,工作面A内右侧非压实区靠近柔模墙一侧为动态调控区域,动态调控区域长度与工作面长度相同,宽度由动态调控区域主、副钻孔的间距确定,高度与工作面A中离层空间最大发育高度相同。

6.根据权利要求1所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,S4中,在动态调控区域地表和井下沿空留巷区域布设测线,采用物探方法探测离层中支撑体的分布形态,同时在沿空巷道以角度α施工检查钻孔至支撑体,根据检查钻孔取得的支撑体芯长度判断支撑体高度和强度是否满足设计要求,若不满足要求,则采取补注措施。

7.根据权利要求6所述的基于动态调控的多工作面无煤柱离层注浆充填开采方法,其特征在于,当支撑体分布形态不满足设计要求时,采取的补注措施为:增大减水剂比例,降低膏体充填料浆流动度,膏体充填材料各成分占比为:煤矸石72%、粉煤灰10%、水泥15%、减水剂3%;

当支撑体高度未达到最大离层高度时,采取的补注措施为:增大注浆压力,继续进行高压注浆;

当支撑体强度不满足设计要求时,采取的补注措施为:增加膏体充填材料中水泥比例,增大支撑体强度,膏体充填材料各成分占比为:煤矸石63.5%、粉煤灰10%、水泥25%、减水剂1.5%。