覆巖隔離注漿充填技術(shù)在關(guān)鍵層支撐上覆巖層的情況下,在工作面取合理采寬,使之處于非充分采動(dòng)狀態(tài),并在相鄰工作面之間設(shè)置保護(hù)煤柱。開(kāi)采中,在關(guān)鍵層未破斷時(shí),通過(guò)地面鉆孔高壓將漿體注入覆巖離層中,在工作面中部形成壓實(shí)區(qū),來(lái)控制地表破壞。該技術(shù)在實(shí)踐中有效的控制地表沉陷,得到了廣泛的應(yīng)用。本論文針對(duì)大屯煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司孔莊煤礦7434工作面被地面鋼廠壓覆的實(shí)際,研究了鋼廠壓煤覆巖隔離注漿充填開(kāi)采方案。用數(shù)值模擬的方法模擬注漿條件下地表沉陷情況,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)注漿開(kāi)采方案。應(yīng)用概率積分法分別對(duì)注漿充填開(kāi)采和長(zhǎng)壁直接開(kāi)采進(jìn)行地表沉陷預(yù)計(jì)。7434工作面走向長(zhǎng)度1235m,傾斜長(zhǎng)度197m,平均厚度4.5m,屬于單一煤層開(kāi)采,煤層條件適宜注漿。煤層埋深793.8m~893.8m,上方有7層關(guān)鍵層�？浊f煤礦地勢(shì)平坦,水源充足,電力架設(shè)方便,距5km處有一座電廠可用來(lái)供給粉煤灰。7434工作面開(kāi)切眼側(cè)被地面一座鋼廠所壓覆蓋,需要應(yīng)用注漿充填可以在保護(hù)鋼廠的情況下,對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采。所以7434工作面具備進(jìn)行覆巖隔離注漿充填開(kāi)采可行性和必要性。根據(jù)7434工作面的地質(zhì)采礦情況與壓煤情況,建立模型并進(jìn)行注漿充填數(shù)值模擬。得出注漿區(qū)域最大下沉量是393mm;最大傾斜值是1.66mm/m;最大水平移動(dòng)量范圍是-177.5mm;最大水平變形量是-1.79mm/m。建筑物處于I級(jí)損壞等級(jí),注漿充填工程有效的控制了地表下沉。根據(jù)此結(jié)果,注漿層位設(shè)置于距煤層頂板150m左右的第三層關(guān)鍵層。注漿壓力設(shè)計(jì)為8MPa。注漿充填材料采用電廠粉煤灰,漿體濃度需要達(dá)到70%。需要采用開(kāi)切眼側(cè)壓煤的鉆孔布置方式進(jìn)行注漿。要按照雙孔布置的方法設(shè)置鉆孔。需要5個(gè)鉆孔進(jìn)行注漿,單個(gè)鉆孔間距10~50m,鉆孔組間距100~200m。與搬遷開(kāi)采、傳統(tǒng)條帶開(kāi)采、傳統(tǒng)的離層注漿充填開(kāi)采、井下充填開(kāi)采相比,注漿充填開(kāi)采噸煤充填成本低,煤炭采出率高,下沉系數(shù)小。充填系統(tǒng)的建設(shè)周期短,投資較小。充填和采煤干擾較小。更適合解決7434工作面鋼廠壓覆問(wèn)題。對(duì)7434工作面進(jìn)行開(kāi)采沉陷預(yù)計(jì),根據(jù)以往文獻(xiàn)確定出地表移動(dòng)計(jì)算參數(shù)。沉陷預(yù)計(jì)分為長(zhǎng)壁直接開(kāi)采和注漿充填開(kāi)采2種方案。長(zhǎng)壁直接開(kāi)采后工作面正上方處于IV級(jí)破壞,鋼廠區(qū)域處于II級(jí)破壞;注漿充填開(kāi)采后鋼廠處于I級(jí)破壞。因此覆巖隔離注漿充填技術(shù)可以有效控制地表沉陷,在開(kāi)采的同時(shí)保護(hù)鋼廠。本論文含有圖26幅,表格9個(gè),參考文獻(xiàn)87篇。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD823.7
【部分圖文】：

孔莊煤礦位置圖

f5H=0.5m f6H=2.0mf7H=0.8m f8H=0.7mf9H=1.7m f10H=1.8mfB5H=5.5m2.3 7434 工作面構(gòu)筑物壓煤情況（Coal Crushing of Structures of7434 Working Face）孔莊煤礦 IV1 采區(qū) 7434 工作面開(kāi)采面臨的一個(gè)制約因素是開(kāi)切眼側(cè)被地面一座鋼廠所壓覆蓋（圖 2-6）。在 7434 切眼以外，地面建設(shè)有 1 個(gè)鋼廠、磚廠等其他企業(yè)，均屬于礦征地在前、建設(shè)在后。其中，鋼廠是一個(gè)較大企業(yè)，投資在1.6 億以上，且目前仍在擴(kuò)建中。鋼廠占地面積為 69364.8 平方米。主體建筑均為鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)，還有 6 個(gè)爐體，包括 2 座礦熱爐、3 座豎窯、1 座煤氣爐，單個(gè)爐體高度接近 20m。受影響工作面儲(chǔ)量 108.99 萬(wàn)噸。應(yīng)用覆巖隔離注漿充填可以在保護(hù)鋼廠的情況下，將其采出。解放壓煤 108.99 萬(wàn)噸，按照煤價(jià) 500 元/噸，創(chuàng)造產(chǎn)值 5.45 億元。

3 構(gòu)筑物下覆巖隔離注漿充填開(kāi)采方案研究3 Study on Scheme of Mining by Isolated OverburdenGrout Injection Under the Structure3.1 覆巖隔離注漿充填技術(shù)原理（Technical Principle of IsolatedOverburden Grout Injection）覆巖隔離注漿充填開(kāi)采來(lái)源于傳統(tǒng)注漿開(kāi)采技術(shù)與條帶開(kāi)采技術(shù)的結(jié)合。傳統(tǒng)注漿開(kāi)采技術(shù)只能減緩地表下沉，但并不能控制地表下沉；條帶開(kāi)采技術(shù)雖然可以較好的控制地表沉陷，但是煤炭資源浪費(fèi)較多，巷道掘進(jìn)率較高。覆巖隔離注漿充填技術(shù)利用高壓注漿在工作面中部形成壓實(shí)區(qū)，聯(lián)合在兩個(gè)工作面之間布設(shè)的隔離煤柱共同支撐上覆巖層，控制相鄰工作面均處于非充分采動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)利用關(guān)鍵層的承載特性，最終形成“充填壓實(shí)區(qū)－隔離煤柱－關(guān)鍵層”承載結(jié)構(gòu)，將承載于隔離煤柱上的載荷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，減小使隔離煤柱的寬度降低，減小地表下沉，是地表建筑物免于破壞（圖 3-1）。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2867700