[发明专利]一种浅埋煤层保水开采方法及其应用

说明书

本发明公开了一种浅埋煤层保水开采方法及其应用，属于煤炭开采技术领域。在工作面内从主运输巷垂直或倾斜划分出若干条预掘巷道，采用多点平行作业的方式进行巷道的掘进，并及时充填掘进完成的巷道。通过控制掘进巷道宽度、巷道间隔宽度、巷道掘进速率、充填速度以及间隔充填时间，来有效控制采动覆岩裂隙发育和巷道顶板下沉量。该方法保证了工作面持续、稳定、高效地出煤，给予了充填作业面充足的时间和有效的空间使充填体凝固并达到承载强度要求，有效控制了浅埋煤层导水裂隙带之上隔水层渗透性的演变，实现了浅埋煤层赋存区域的保水开采，拓宽了保水开采的方法选择和适用条件，同时实现了煤炭资源安全高效高回收率开采。

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体涉及一种浅埋煤层保水开采方法及其应用。

背景技术

西北地区是我国煤炭的主要产区，但地处干旱-半干旱大陆气候区，区内水资源贫乏、植被覆盖率较低、生态环境脆弱。实践表明，以传统方式进行采煤，采动裂隙发育必将引起矿区大范围水土资源流失，带来一系列矿山环境地质效应，进一步加剧了原本脆弱的生态环境的退化。因此，在采煤的同时必须注重环境的保护，尤其是对水资源的保护。

保水开采理念由上世纪末形成，经过多年的研究，保水开采取得了一定的成效，初步形成了以保护生态水位为目标的保水开采技术体系。然而，在隔采比(隔水岩组总厚度与采高的比)较小的浅埋煤层赋存区域，尤其是隔采比小于35的区域，传统长壁采煤仍然不可避免的造成了浅表水资源流失，而降低采高或采用部分充填开采等保水开采方法又会带来煤炭资源浪费等问题。鉴于传统长壁采煤方式的弊端以及部分保水开采方法的局限性，选择短壁式充填开采是实现浅埋煤层保水开采的有效途径之一。目前，保水开采的研究成果中多以导水裂隙带的发育作为隔水层失稳的判据，然而采动引起的导水裂隙带之上隔水岩层渗透性的改变也是造成生态水位漏失的重要因素。充填保水开采方法能够有效控制导水裂隙带之上隔水岩层渗透性的演变，从而实现浅埋煤层赋存区域的保水开采。

然而，现有的充填开采技术主要存在采煤与充填协调作业难、充填系统复杂、充填空间大且充填时间长等问题。为改善充填开采的局限性，并使之更加契合浅埋煤层赋存区域的保水开采，提出一种浅埋煤层保水开采方法及其应用。这是一种精准充填开采方法，该方法从控制导水裂隙带之上隔水岩层渗透性演变的角度出发，通过控制开采参数(掘进巷道宽度、巷道间隔宽度、巷道掘进速率、充填速度以及间隔充填时间等)来实现浅埋煤层赋存区域的保水开采，拓宽了保水开采的方法选择和适用条件。同时，该方法简化了采煤生产系统，提高了采煤效率和采出率，实现了采煤与充填协调作业，是一种安全、高效的保水开采方法

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在采煤与充填协调作业难、充填系统复杂、充填空间大且充填时间长等技术问题，本发明提供一种浅埋煤层保水开采方法，具有简单易行、采煤效率及采出率高、采煤与充填协调作业等优点。

技术方案：一种浅埋煤层保水开采方法，包括如下步骤：

步骤一.在工作面走向边缘的一侧布置主运输巷，另一侧布置辅助运输巷，工作面倾向边缘垂直于走向方向通过布置开切眼贯通主运输巷和辅助运输巷；

步骤二.将工作面垂直于走向方向划分为至少两组开采循环，除了紧邻开切眼的一组开采循环，其余每组开采循环沿工作面倾向边缘方向的一侧留出一条预掘开切眼巷道，并在开切眼和上述预掘开切眼巷道沿工作面走向的一侧留设保护煤柱；

步骤三.在每组开采循环内，保护煤柱沿工作面走向的一侧，从主运输巷垂直或倾斜划分出至少八条预掘巷道，分成至少两个工作段，每个工作段分成至少两组开采阶段，靠近工作面倾向边缘一侧的开采循环、开采阶段和预掘巷道分别为第一开采循环、第一开采阶段和第一组预掘巷道，余下分组沿工作面走向依次排序；