采动覆岩隔离注浆充填技术在淮北矿区的应用

关键词：不迁村采煤；部分充填；注浆充填；关键层；绿色开采

淮北矿区位于安徽省北部，总面积9 600平方公里，主要分布在闸河、临涣、宿州和涡阳四个矿区，现有24对生产矿井。淮北矿区地处华东经济较发达区，井田范围内人口密集，地面村庄、城镇建设及交通、水利设施等成为主要压煤因素，总共压煤约21.4亿吨，约占总储量的54.8%（见表1）。表1淮北矿区地面建筑物压煤情况

1基本原理和方法

1.1技术原理

该技术是部分充填采煤技术中的一种，是离层区注浆充填技术与宽条带开采的组合。其原理是：设计工作面宽度并留设隔离煤柱，从而实现了回采工作面开采后处于非充分采动状态，并通过地面钻孔对采动覆岩离层区进行高压注浆充填，在采空区中产生一定宽度的注浆充填压实区，最终形成“覆岩结构-隔离煤柱-充填压实区”的承载结构，维持采动后覆岩关键层的稳定，限制采动覆岩结构的弯曲量，从而达到控制并减小采动引起的地表沉陷量，进而实现了经济的不迁村采煤（见图1）。图1采动覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术原理

“采动覆岩隔离注浆充填技术”的关键是如何设计合理的注浆充填工作面采宽和隔离煤柱宽度。

1.3注浆充填的工程控制

1） 地表沉降预测、采动后建筑物保护等级设定及充填率设计。首先进行地面建筑物现状调查，根据建筑物结构、用途设定保护级别，确定允许地表变形量；然后通过数值模拟或概率积分等方法，对采动后地面建筑物的破坏程度进行预测。根据设定的允许地表变形量，确定煤层开采后的离层区充填率。以刘店煤矿1044工作面为例，利用概率积分法对采后的地表下沉进行了预计（见图4）。

2工业性试验

图51044工作面巷道布置及村庄压覆图

表21044工作面注浆充填情况

3结语

截止2013年底，淮北矿业集团已累计在6个矿井14个工作面17个村庄下实现了注浆充填不迁村采煤，安全采出煤量500万t，注浆充填费用为30元/（t煤），节省迁村费用约10.9亿元，地表沉降控制在0.3 m以下，地面建筑物未出现任何破坏，摸索出了一种简单易行、投资少、成本低的“三下”采煤的新方法，对类似条件下的不迁村采煤具有重要的推广价值。