煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法
【專利摘要】一種煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法，屬于充填開采中充實率設計及控制方法。首先根據(jù)充填開采目的及控制對象得到固體充填采煤充實率的理論設計值綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值工程實踐中，通過在采空區(qū)安裝頂板動態(tài)監(jiān)測設備實測得到現(xiàn)場工作面不同推進位置的充實率實測曲線對比工程控制值調整工藝及管理方法以確保充填實測值滿足工程設計的需要，保證充填效果。此方法為固體充填采煤充實率設計及控制提供參考，對固體充填開采技術在工程現(xiàn)場的推廣應用提供理論支持。
【專利說明】煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采礦中充實率設計及控制方法，特別是一種煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法。
【背景技術】
[0002]固體充填采煤技術的基本原理是采用充填采煤液壓支架及多孔底卸式輸送機等特殊的充填設備，將矸石、粉煤灰等固體物料回填至采空區(qū)，并借助夯實機構使其成為具有一定承載性能的密實充填體，取代原有空間的煤體管理頂板，能不同程度減緩上覆巖層的移動及地表的沉陷，礦壓顯現(xiàn)相比傳統(tǒng)開采垮落法管理頂板明顯減弱，在解決建構筑物下采煤、水體下采煤、防治沖擊礦壓、處理固體廢棄物即矸石不升井、房式煤柱回收等很多實際采礦問題方面均有其特殊的技術優(yōu)勢；目前，對于固體充填充實率的設計及控制還沒有一套準確全面的處理方法，而采場上覆巖層的減緩程度由充實率決定，充實率是固體充填采煤技術應用過程中需要控制的關鍵指標；因此，針對不同的充填開采目的和控制對象，研究出一套準確實用的充實率設計及控制方法對于固體充填采煤技術在煤礦工程現(xiàn)場的推廣應用具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0003]技術問題:本發(fā)明的目的是要提供一種煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法，解決目前對于固體充填采煤充實率的設計及控制還沒有一套準確全面的處理方法的問題。
[0004]技術方案:本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種固體充填采煤充實率設計及控制方法，首先根據(jù)充填開采目的及控制對象得到固體充填采煤充實率的理論設計值Ψ I綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝等主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值:Λ;工程實踐中，通過在采空區(qū)安裝頂板動態(tài)監(jiān)測設備實測得到現(xiàn)場工作面不同推進位置的充實率實測曲線對比工程控制值1%，通過調整工藝及管理方法以確保充填實測值滿足工程設計的需要，保證充填效果；具體步驟如下:
[0005](I)分析固體充填開采的目的，即:建構筑物下采煤、水體下采煤、防治沖擊礦壓、處理固體廢棄物也即矸石不升井或房式煤柱回收，確定控制對象，即建筑物變形級別控制、覆巖裂隙發(fā)育范圍、頂板下沉時效控制、固體廢棄物處理能力或大面積頂板穩(wěn)定；
[0006](2)根據(jù)具體的控制對象，由固體充填采煤的基本原理，分別得到不同充填開采目的下充實率控制對應的函數(shù)關系:
[0007]a.建筑物或構筑物下，開采高度Af (φ)不大于最大等價采高Memax,即:
[0008]
【權利要求】
1.一種煤炭開采中固體充填充實率設計及控制方法，其特征是:首先根據(jù)充填開采目的及控制對象得到固體充填采煤充實率的理論設計值-1綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值?Α;工程實踐中，通過在采空區(qū)安裝頂板動態(tài)監(jiān)測設備實測得到現(xiàn)場工作面不同推進位置的充實率實測曲線；對比工程控制值:例，通過調整工藝及管理方法以確保充填實測值滿足工程設計的需要，保證充填效果；具體步驟如下: (1)分析固體充填開采的目的，即建構筑物下采煤、水體下采煤、防治沖擊礦壓、處理固體廢棄物也即矸石不升井或房式煤柱回收；確定控制對象，即建筑物變形級別控制、覆巖裂隙發(fā)育范圍、頂板下沉時效控制、固體廢棄物處理能力或大面積頂板穩(wěn)定； (2)根據(jù)具體的控制對象，由固體充填采煤的基本原理，分別得到不同充填開采目的下充實率控制對應的函數(shù)關系: a.建(構)筑物下，開采高度M(φ)不大于最大等價采高Μcbax，即:
M(φ)< Merauc b.承壓水體下，裂隙帶發(fā)育高度//(的不大于最小導水裂隙帶高度Htl,即: Η(φ)<Η0 c.堅硬頂板下，覆巖彈性沖擊能《妁不大于臨界彈性沖擊能Etl,S即:
Ε{φ) < E0 d.處理井下固體廢棄物條件下，充填工作面固體廢棄物的處理能力八妁不小于所需處理的固體廢棄物生產能力P。,即:
Ρ(φ) > P0 e.房式煤柱回收中，一定充實率條件下充填體的控頂撓度iPT(的:不小于頂板最大彎曲撓度 Wtl, SP: W{φ)>Wo (3)根據(jù)具體的開采目標下充實率控制對應的函數(shù)關系，得到固體充填采煤充實率的理論設計值:黌； (4)結合具體的工程條件，綜合分析關鍵充填設備、工作面布置、固體充填材料、采礦地質條件以及采充一體化工藝主控因素對充實率的影響，設計出充實率的工程控制值ft; (5)在工程實踐中，實時監(jiān)測工作面充采質量比和采空區(qū)頂板動態(tài)下沉工程參數(shù)，繪制出工作面不同推進位置傾斜斷面頂板動態(tài)下沉曲線W= f(L)； (6)根據(jù)固體充填采煤圍巖控制原理，由充實率的定義.fl-哼M?根據(jù)實測的頂板動態(tài)下沉曲線，得到工作面不同推進位置的充實率實測曲線P(i)=l-/(L)/Mi (7)將實測曲線<樹1)與工程控制值％進行對比，通過支架結構優(yōu)化、工作面優(yōu)化布置、調整充填材料的選擇、加強生產管理等工程控制措施以確保充實率實測值達到工程設計的要求，從而進行工業(yè)性推廣應用。
【文檔編號】E21F15/00GK103899352SQ201410139092
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權日:2014年4月8日
【發(fā)明者】張強, 張吉雄, 毛仲敏, 黃艷利 申請人:中國礦業(yè)大學