【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿区减沉与充填开采领域，具体为一种底板隔离注浆充填控制地表沉降采煤方法。
技术介绍
1、建筑物下压煤问题一直是煤矿生产中的重大技术难题之一，尤其在东部矿区尤为突出。由于这些地区地表建筑物密集，采煤活动很容易对建筑物及地表设施造成沉陷和破坏，因此迫切需要一种安全高效的开采方式以减少对地表建筑的影响。在这一背景下，充填采煤技术的发展为建筑物压煤问题提供了有效的解决途径。
2、近年来，充填采煤技术逐渐成熟，形成了多种采空区充填方式，包括固体充填、膏体充填和高水材料充填等。固体充填通常利用矿井废石、矸石等固体废弃物填充采空区，不仅减少了地表沉降，同时有效利用了矿山废弃物资源；膏体充填则以细磨矿山尾矿与水、添加剂混合成膏体浆液进行填充，具有较高的强度和良好的稳定性，适用于建筑物密集区域的煤矿开采；高水材料充填是一种利用水泥等高水固化材料，通过化学反应形成坚固填充体的技术，能够迅速填满采空区并形成较高的承载能力，有效支撑上覆岩层，减少地表沉陷。
3、尽管充填开采在缓解建筑物下压煤问题上具有显著优势，但其实施过程中也面临一些技术和经济上的挑战。其中，工作面回采的干扰和采出率的影响是充填开采的主要缺点之一。
4、首先，充填材料的注入和固化需要大量的施工设备和工序，这种过程会直接干扰到工作面的正常回采进度，导致生产效率降低。例如，充填体的铺设和固化需要时间，增加了作业周期，并且在采煤工作面与充填体之间必须保持一定的隔离距离以确保安全，这限制了工作面的回采长度和推进速度。同时，充填开采的操作流程较为
5、其次，充填开采对采出率产生影响。由于充填体占据了一部分空间，煤层的采出率难以达到传统采煤方法的水平，导致资源利用率降低。在充填过程中，为了保证填充体的强度和稳定性，通常会保留部分煤层不予回采，这进一步降低了矿山的经济效益。
6、此外，由于充填材料的加入和填充作业的需求，单位煤炭的采出成本也相对较高，使得充填开采在经济性上面临一定挑战，尤其在资源较贫乏或煤炭价格波动时，这种方法的成本效益更显不足。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种底板隔离注浆充填控制地表沉降采煤方法，能够实现充填过程与工作面回采的分离，有效避免充填作业对工作面回采的干扰，并能够提高工作面的采出率；具体包括以下步骤：
2、s1：确定煤层下方底板破坏带的范围，在底板破坏带以下选取一定厚度的岩层作为底板承压保护层，底板承压保护层在注浆压力下发生上拱，但是不生成导通上部底板破坏带的裂隙，或者生成的裂隙不与底板破坏带的裂隙连通；
3、s2：将底板承压保护层底界面作为注浆层位，施工注浆钻孔连通注浆层位；
4、s3：进行工作面回采，当能够进行注浆充填时，自注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液。
5、优选的，步骤s1中，所述底板承压保护层最下部的岩层具有低弹性模量和良好隔水性。
6、优选的，步骤s2中，当工作面采用单巷布置形式时，超前工作面回采位置，在工作面两侧平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述注浆钻孔沿工作面推进方向自切眼开始间隔一定距离成对施工于工作面两侧平巷中。
7、优选的，步骤s2中，当工作面两侧平巷皆采用双巷布置形式时，在两个外侧的平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述注浆钻孔沿工作面推进方向自切眼开始间隔一定距离成对施工于工作面两侧平巷中。
8、优选的，步骤s2中，在工作面切眼外部自地面施工定向注浆钻孔，所述定向注浆钻孔水平段紧贴着底板承压保护层底界面施工，且至少施工至工作面以内一定范围。
9、优选的，步骤s2中，在工作面一侧平巷外部自地面施工定向注浆钻孔，所述定向注浆钻孔水平段紧贴着底板承压保护层底界面施工，且至少施工至工作面以内一定范围，所述定向注浆钻孔沿工作面推进方向间隔一定距离施工若干个。
10、优选的，步骤s3中，充填浆液使用粉煤灰浆体或矸石粉浆体。
11、优选的，步骤s3中，当工作面采用单巷布置形式时，在工作面回采至某一对注浆钻孔终孔上方时，开始对该对注浆钻孔进行试注浆，在能够注入时开始通过该对注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当工作面回采至该对注浆钻孔孔口位置时停止注浆并封孔；之后对下一对注浆钻孔按照上述方式进行注浆。
12、优选的，步骤s3中，当工作面两侧平巷皆采用双巷布置形式时，在工作面回采至某一对注浆钻孔终孔上方时，开始对该对注浆钻孔进行试注浆，在能够注入时开始通过该对注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当该对注浆钻孔由于注浆压力大无法注入时停止注浆并封孔；之后对下一对注浆钻孔按照上述方式进行注浆。
13、优选的，步骤s3中，在工作面切眼外部自地面施工定向注浆钻孔时，当能够进行注浆充填时，自定向注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当由于注浆压力大无法注入时停止注浆并封孔。
14、优选的，步骤s3中，在工作面一侧平巷外部自地面施工定向注浆钻孔时，对于每一个定向注浆钻孔，当能够进行注浆充填时，自定向注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当由于注浆压力大某个定向注浆钻孔无法注入时停止通过该定向注浆钻孔注浆并封孔。
15、本专利技术的专利技术点与有益效果：本专利技术创造性的提出了底板隔离注浆充填控制地表沉降采煤方法，煤层开采过程中，通过注浆钻孔向煤层底板下方的底板注浆承压层的底界面注入充填浆液，充填浆液在高压作用下抬升底板注浆承压层及底板破坏带，最终充实整个采空区，减少煤层顶板破断程度，控制上覆岩层沉降幅度，进而减少地表下沉幅度。本专利技术中采煤与注浆充填过程分离，避免了注浆充填作业对工作面回采的影响，尤其适用于建筑物密集的煤矿区域。
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1.一种底板隔离注浆充填控制地表沉降采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S1中，所述底板承压保护层最下部的岩层具有低弹性模量和良好隔水性。
3.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S2中，当工作面采用单巷布置形式时，超前工作面回采位置，在工作面两侧平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述注浆钻孔沿工作面推进方向自切眼开始间隔一定距离成对施工于工作面两侧平巷中。
4.根据权利要求3所述的采煤方法，其特征在于，步骤S3中，在工作面回采至某一对注浆钻孔终孔上方时，开始对该对注浆钻孔进行试注浆，在能够注入时开始通过该对注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当工作面回采至该对注浆钻孔孔口位置时停止注浆并封孔；之后对下一对注浆钻孔按照上述方式进行注浆。
5.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S2中，当工作面两侧平巷皆采用双巷布置形式时，在两个外侧的平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述
6.根据权利要求5所述的采煤方法，其特征在于，步骤S3中，在工作面回采至某一对注浆钻孔终孔上方时，开始对该对注浆钻孔进行试注浆，在能够注入时开始通过该对注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当该对注浆钻孔由于注浆压力大无法注入时停止注浆并封孔；之后对下一对注浆钻孔按照上述方式进行注浆。
7.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S2中，在工作面切眼外部自地面施工定向注浆钻孔，所述定向注浆钻孔水平段紧贴着底板承压保护层底界面施工，且至少施工至工作面以内一定范围。
8.根据权利要求7所述的采煤方法，其特征在于，步骤S3中，在工作面切眼外部自地面施工定向注浆钻孔时，当能够进行注浆充填时，自定向注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当由于注浆压力大无法注入时停止注浆并封孔。
9.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S2中，在工作面一侧平巷外部自地面施工定向注浆钻孔，所述定向注浆钻孔水平段紧贴着底板承压保护层底界面施工，且至少施工至工作面以内一定范围，所述定向注浆钻孔沿工作面推进方向间隔一定距离施工若干个。
10.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤S3中，在工作面一侧平巷外部自地面施工定向注浆钻孔时，对于每一个定向注浆钻孔，当能够进行注浆充填时，自定向注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当由于注浆压力大某个定向注浆钻孔无法注入时停止通过该定向注浆钻孔注浆并封孔。
...【技术特征摘要】
1.一种底板隔离注浆充填控制地表沉降采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤s1中，所述底板承压保护层最下部的岩层具有低弹性模量和良好隔水性。
3.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤s2中，当工作面采用单巷布置形式时，超前工作面回采位置，在工作面两侧平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述注浆钻孔沿工作面推进方向自切眼开始间隔一定距离成对施工于工作面两侧平巷中。
4.根据权利要求3所述的采煤方法，其特征在于，步骤s3中，在工作面回采至某一对注浆钻孔终孔上方时，开始对该对注浆钻孔进行试注浆，在能够注入时开始通过该对注浆钻孔向注浆层位注入充填浆液，当工作面回采至该对注浆钻孔孔口位置时停止注浆并封孔；之后对下一对注浆钻孔按照上述方式进行注浆。
5.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，步骤s2中，当工作面两侧平巷皆采用双巷布置形式时，在两个外侧的平巷中向工作面内煤层底板注浆层位施工注浆钻孔，所述注浆钻孔在平面上向切眼方向倾斜；所述注浆钻孔沿工作面推进方向自切眼开始间隔一定距离成对施工于工作面两侧平巷中。
6.根据权利要求5所述的采煤方法，其特征在于，步骤s3中，在工作面回采至某一...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱卫兵，赵波智，郭春雷，李竹，宁杉，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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