本技术介绍了一种综合开采技术,即三位一体钻孔流态化充填绿色开采方法。该技术涉及地面充填泵站和井下充填硐室的布置,地面系统负责离层区充填及材料输送,井下系统则负责裂隙带和冒落带的充填。通过分析离层出现时机、空间和发育情况,确定注浆层位、钻孔布置和注浆量等关键条件。同时,还需确定冒落带高度和充填量参数。充填系统设计时,需重点考虑井下充填系统在时间和空间上的配合。该方法能有效支撑覆岩,保护井下工人安全,同时避免地面建筑破坏。
背景技术
近年来,煤炭作为我国经济快速发展的主体能源,开采规模巨大,导致部分矿井提前进入衰退期,而剩余的煤炭多为常规方式无法开采的“三下”资源,严重影响着矿区的可持续发展。为解决开采所导致的问题,我国开始引进并使用减沉开采方法,但是普通的减沉开采方法并不能有效解决保护地面建筑物的问题。例如,传统的条带开采方法,会导致大量的煤柱被留在井下,造成资源的大量浪费,这种开采方法早已经被我国的煤矿淘汰;部分充填开采方法,如离层注浆充填开采和冒落区注浆充填开采,其减沉效果有限,难以满足地表建筑物不迁移的开采需求。因此,单一的减沉开采方法已经不能满足最大地表下沉量的要求。
中国发明专利:公布号为“CN117868973A”,名称为“一种采空区分布式充填方法”,公开了一种采空区分布式充填方法,包括在综采工作面内沿回采方向完成第一采支段的煤层回采作业和井下支撑体构建作业;完成与第一采支段相连的第一回采段的煤层回采作业;完成与第一采空空间相连的第二采支段的煤层回采作业和井下支撑体构建作业;完成与第二采支段相连的第二回采段的煤层回采作业;以此类推,直至完成综采工作面内所有采支段的井下支撑体构建作业和所有回采段的煤层回采作业,得到多个井下支撑体和采空空间;通过注浆钻孔对采空空间实施地面注浆充填作业。该技术方案结合了井下构筑支撑体充填和地面注浆充填,实现了采空区的分步式充填,有效避免了井下一次性整体充填带来的充填时间长、煤炭开采效率低的问题。但是该技术方案并未考虑充填开采方法对地面沉降的影响,无法满足减沉的要求。
中国发明专利:公布号为“CN116575917A”,名称为“一种回采-充填-储碳一体化的联合工艺”,公开了一种回采-充填-储碳一体化的联合工艺,通过综采工作面矿压实测数据确定工作面循环步距,当综采工作面回采间距达到充填步距后,在液压支架后方设置充填篷布,充填管路沿着支护梁泵送充填膏体至充填区域;当膏体充满填充区域后,向充填膏体内注入超临界二氧化碳;待超临界二氧化碳与充填膏体充分反应凝固。该技术方案实现了工作面充填开采和二氧化碳封存的同步进行,充分利用了煤炭开采后的废弃空间,实现了废弃采空区最大限度的利用,形成了一种新的联合开采工艺,符合绿色开采的目标,具有重要的实际意义。但是该技术方案并未考虑充填开采方法对地面沉降的影响,无法满足减沉的要求。
实现思路