一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺的制作方法

1.本发明涉及一种注浆工艺，具体为一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，属于安全绿色开采技术领域。


背景技术：

2.煤矿井下煤炭开采同时，伴生大量煤矸石固废产生，同时会产生各种次生灾害和环保问题。目前煤炭开采与各种问题治理并未协调统一开展，针对冲击地压，目前采用井下钻孔断顶爆破、水力致裂、煤体大直径钻孔等各种防冲治理措施，需花费大量人力物力，且影响矿井产能，针对矿震，目前尚无好的治理方式，部分矿井开展地面钻孔爆破试验，通过爆破及时切断关键层，防止关键层能量集聚，但地面爆破能量有限，不能根源治理矿震，针对保水开采，很多地区采用留设大煤柱或分层开采方式，但蒙陕地区由于冲击地压影响，不适宜采用留设大煤柱，且留设煤柱或分层开采，会造成资源浪费和影响矿井产量，目前蒙陕地区暂未采用保水开采，因此造成含水层破坏、井下涌水量大，针对地表下沉，蒙陕地区超高强度开采后地面下沉并未采取措施，因此造成地面开采区域下沉，改变了已有地貌，破坏原有生态环境。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺。
4.本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，包括：表土层，所述表土层的顶部固定连接有盘区巷道；
5.所述盘区巷道的顶部设置有采煤工作面，所述盘区巷道的一侧设置有停采线，所述采煤工作面的内部留设有工作面小煤柱，所述采煤工作面接续顺序：采煤工作面1、采煤工作面2、采煤工作面3、采煤工作面4、采煤工作面5、采煤工作面6、采煤工作面7，所述盘区巷道的地面设置有充填站，所述充填站内将矸石通过破碎、球磨制成矸石浆液，且设置有注浆泵，所述充填站的其中一侧固定连接有注浆管路，所述注浆管路沿采煤工作面推进方向布置，所述注浆管路的外部连接有注浆钻孔，所述注浆钻孔布置在采煤工作面中部。
6.优选的，所述注浆钻孔包括第一钻孔、第二钻孔、第三钻孔与第四钻孔，钻孔间距200-250m，钻孔从采煤工作面起始位置布置到停采线附近，制成矸石浆液依次通过充填站、注浆管路、注浆钻孔。
7.优选的，所述采煤工作面的顶部设置有注浆工作面，所述注浆工作面接续同步采煤工作面接续：注浆工作面1、注浆工作面2、注浆工作面3、注浆工作面4、注浆工作面5、注浆工作面6、注浆工作面7。
8.优选的，所述表土层的底部设置有含水层，所述含水层的底部设置有主关键层，所述主关键层的底部设置有第一亚关键层，所述第一亚关键层的底部设置有第二亚关键层，所述第二亚关键层的底部设置有采空区，所述采空区的底部一侧设置有煤层，所述主关键
层与第一亚关键层的底部均设置有离层空间。
9.优选的，所述注浆钻孔开设至第一亚关键层底部，所述主关键层顶部钻孔采用水泥固井封堵含水层。
10.本发明的有益效果是：
11.本发明涉及一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，适用于千万吨现代化矿井新型开采工艺，基于覆岩离层注浆矸石处理，将井下采煤与处废、防冲、减震、保水、减沉五位一体同步协调开展，通过开采区域工作面和接续顺序规划，地面建设充填站，将矸石制成矸石浆液，通过地面管路和钻孔对井下回采产生的离层空间及时进行高压覆岩离层注浆，规划离层注浆区域紧跟井下煤层开采，注浆工作面接续同步采煤工作面接续，随采随注将整个开采区域全部充填，通过覆岩离层注浆阻止主关键层破断、形成人造隔水层、高压浆液加速下部亚关键层破断，进而达到防治冲击地压、减少矿震、保护含水层、防止地表下沉目的，同时处理矿井矸石，最终实现井下煤炭安全绿色开采，达到煤炭开采工艺与灾害防治、地表生态保护、绿色矿山协同开展，可减少矿井灾害、提高矿井安全保障程度，保护地表及地下含水层生态原貌，实现矸石零排放，大幅提高煤炭企业经济效益，对于矿井安全、绿色、环保开采具有重大意义。
附图说明
12.图1为本发明注浆开采布置平面图；
13.图2为本发明注浆开采布置剖视图。
14.图中：1、充填站；2、注浆管路；3、注浆钻孔；3-1、第一钻孔；3-2、第二钻孔；3-3、第三钻孔；3-4、第四钻孔；4、表土层；5、含水层；6、主关键层；7、第一亚关键层；8、第二亚关键层；9、离层空间；10、采空区；11、煤层；12、盘区巷道；13、停采线；14、工作面小煤柱。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1-2所示，一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，包括：表土层4，表土层4的顶部固定连接有盘区巷道12；
17.盘区巷道12的顶部设置有采煤工作面，盘区巷道12的一侧设置有停采线13，采煤工作面的内部留设有工作面小煤柱14，采煤工作面接续顺序：采煤工作面1、采煤工作面2、采煤工作面3、采煤工作面4、采煤工作面5、采煤工作面6、采煤工作面7，盘区巷道12的地面设置有充填站1，充填站1内将矸石通过破碎、球磨制成矸石浆液，且设置有注浆泵，充填站1的其中一侧固定连接有注浆管路2，注浆管路2沿采煤工作面推进方向布置，注浆管路2的外部连接有注浆钻孔3，注浆钻孔3布置在采煤工作面中部。
18.进一步的，利用盘区巷道12布置采煤工作面，采煤工作面之间留设工作面小煤柱14，小煤柱宽度6-8m，采煤工作面以盘区巷道12中部向两翼跳采接续，采煤工作面接续顺序：采煤工作面1到采煤工作面2到采煤工作面3到采煤工作面4到采煤工作面5到采煤工作
面6到采煤工作面7，盘区巷道12中部地面建设充填站1，充填站1内将矸石通过破碎、球磨制成矸石浆液，同时设置注浆泵，充填站1连接注浆管路2，注浆管路2沿采煤工作面推进方向布置，注浆管路2连接注浆钻孔3。
19.注浆钻孔3包括第一钻孔3-1、第二钻孔3-2、第三钻孔3-3与第四钻孔3-4，钻孔间距200-250m，钻孔从采煤工作面起始位置布置到停采线13附近，制成矸石浆液依次通过充填站1、注浆管路2、注浆钻孔3。
20.再进一步，注浆钻孔3布置在采煤工作面中部，钻孔间距200-250m，钻孔从采煤工作面起始位置布置到停采线13附近，制成矸石浆液通过注浆站1、注浆管路2、注浆钻孔3注入离层空间9。
21.采煤工作面的顶部设置有注浆工作面，注浆工作面接续同步采煤工作面接续：注浆工作面1、注浆工作面2、注浆工作面3、注浆工作面4、注浆工作面5、注浆工作面6、注浆工作面7，最终整个盘区煤层全部开采完毕同时也实现全部离层注浆。
22.表土层4的底部设置有含水层5，含水层5的底部设置有主关键层6，主关键层6的底部设置有第一亚关键层7，第一亚关键层7的底部设置有第二亚关键层8，第二亚关键层8的底部设置有采空区10，采空区10的底部一侧设置有煤层11，主关键层6与第一亚关键层7的底部均设置有离层空间9。
23.注浆钻孔3开设至第一亚关键层7底部，主关键层6顶部钻孔采用水泥固井封堵含水层5，防止浆液污染含水层5，同时防止含水层5水溃入钻孔和井下，井下煤层11开采至注浆第二钻孔3-2附近时，离层空间9开始发育，地面充填站1连接注浆管路2开始对注浆第二钻孔3-2内形成离层空间9进行离层注浆，将地面制成矸石浆液注入离层空间9，实现井下采煤与地面离层注浆同步作业，同时采空区10后部地面第三钻孔3-3与第四钻孔3-4也同步进行注浆，直到将离层空间9全部充实，离层空间9内全部为充填矸石浆液，通过高压将水推向邻近及远处岩石空隙，最终离层空间9成为矸石人造隔水层，达到利用离层空间9处理矸石目的，注浆第二钻孔3-2与第三钻孔3-3和第四3-4及时注浆，防止主关键层6破断，主关键层6及以上地层和地表不被扰动破坏，起到地表减沉和减少矿震作用，同时通过最终人造隔水层和阻止主关键层6破断，保护含水层5水不被破坏和进入井下，起到保水开采作用，注入矸石浆液为高压浆液，通过高压加速亚关键层2破断，防止能量集聚，减少冲击地压危险。
24.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，其特征在于，包括：表土层(4)，所述表土层(4)的顶部固定连接有盘区巷道(12)；所述盘区巷道(12)的顶部设置有采煤工作面，所述盘区巷道(12)的一侧设置有停采线(13)，所述采煤工作面的内部留设有工作面小煤柱(14)，所述采煤工作面接续顺序：采煤工作面1、采煤工作面2、采煤工作面3、采煤工作面4、采煤工作面5、采煤工作面6、采煤工作面7，所述盘区巷道(12)的地面设置有充填站(1)，所述充填站(1)内将矸石通过破碎、球磨制成矸石浆液，且设置有注浆泵，所述充填站(1)的其中一侧固定连接有注浆管路(2)，所述注浆管路(2)沿采煤工作面推进方向布置，所述注浆管路(2)的外部连接有注浆钻孔(3)，所述注浆钻孔(3)布置在采煤工作面中部。2.根据权利要求1所述的一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，其特征在于：所述注浆钻孔(3)包括第一钻孔(3-1)、第二钻孔(3-2)、第三钻孔(3-3)与第四钻孔(3-4)，钻孔间距200-250m，钻孔从采煤工作面起始位置布置到停采线(13)附近，制成矸石浆液依次通过充填站(1)、注浆管路(2)、注浆钻孔(3)。3.根据权利要求1所述的一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，其特征在于：所述采煤工作面的顶部设置有注浆工作面，所述注浆工作面接续同步采煤工作面接续：注浆工作面1、注浆工作面2、注浆工作面3、注浆工作面4、注浆工作面5、注浆工作面6、注浆工作面7。4.根据权利要求1所述的一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，其特征在于：所述表土层(4)的底部设置有含水层(5)，所述含水层(5)的底部设置有主关键层(6)，所述主关键层(6)的底部设置有第一亚关键层(7)，所述第一亚关键层(7)的底部设置有第二亚关键层(8)，所述第二亚关键层(8)的底部设置有采空区(10)，所述采空区(10)的底部一侧设置有煤层(11)，所述主关键层(6)与第一亚关键层(7)的底部均设置有离层空间(9)。5.根据权利要求4所述的一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，其特征在于：所述注浆钻孔(3)开设至第一亚关键层(7)底部，所述主关键层(6)顶部钻孔采用水泥固井封堵含水层(5)。

技术总结
本发明公开了一种基于覆岩离层注浆安全绿色开采工艺，包括：表土层，表土层的顶部固定连接有盘区巷道，盘区巷道的顶部设置有采煤工作面，盘区巷道的一侧设置有停采线，采煤工作面的内部留设有工作面小煤柱，盘区巷道的地面设置有充填站，充填站内将矸石通过破碎、球磨制成矸石浆液，且设置有注浆泵，充填站的其中一侧固定连接有注浆管路，注浆管路沿采煤工作面推进方向布置，注浆管路的外部连接有注浆钻孔，注浆钻孔布置在采煤工作面中部。本发明的有益效果是：适用于现代化矿井开采，基于覆岩离层注浆矸石处理，将井下采煤与处废、防冲、减震、保水、减沉同步协调开展，达到防治冲击地压、减少矿震、保护含水层。保护含水层。保护含水层。


技术研发人员：马新青 翁明月 孙凯 宋刚 李德春 郭庆华 晏学功 郭大林 杨健 张照伟 郝英豪 苏士杰 王利欣 赵书浩 苏广宁 宋香凯 武飞
受保护的技术使用者：中煤（天津）地下工程智能研究院有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/14