我国煤矿开采沉陷控制技术研究现状与进展
作者：
郭文兵, 杨伟强, 吴东涛
作者单位：
1. 河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454000;
2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心, 河南 焦作 454000
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摘要
煤炭大规模、高强度开采造成的矿区地表沉陷、生态环境恶化, 以及建(构)筑物、铁路、高压输电线路损坏等开采损害问题日益加重, 资源开发和环境保护矛盾凸显, 控制地表沉陷实现煤炭低损开采是行业发展的必然要求。针对我国煤矿开采沉陷控制技术, 进行了系统分析与阐述, 包括充填开采、协调开采、部分开采、覆岩离层注浆开采等方面, 并详细探讨了各种沉陷控制技术措施的实施原理及应用方法, 分析了地表沉陷控制各项技术的优点、存在问题、适用条件及研究进展。在此基础上, 结合具体工程应用, 对覆岩离层注浆技术、充填开采技术、协调开采技术的地表沉陷控制效果进行检验, 指出了各项技术的局限性和发展趋势。研究结果表明: 覆岩离层注浆减沉技术具有与井下采煤作业相互干扰小、可实现煤矿绿色开采、固废资源化利用等优点, 正在被研究和推广应用。同时, 我国地表沉陷控制技术在以下方面需要进一步加强研究, 分别为低成本高性能充填材料研发和充填工艺优化、煤层开采地表移动变形规律研究及地表沉陷预测理论完善、高效的煤柱回收方法开发和煤柱长期稳定性提高、覆岩离层注浆工艺优化及浆液对地下水环境影响评估等。
图片
图 1 充填开采控制地表沉陷基本原理
图 2 井下运矸系统示意
图 3 综合机械化固体密实充填采煤生产系统示意
图 4 膏体充填液压支架工作示意
图 5 高水材料充填工艺与方法示意
图 6 双工作面背向开采示意
图 7 多工作面错距开采布置
图 8 多煤层或分层工作面协调开采示意
图 9 条带开采示意
图 10 房式采煤技术示意
图 11 条带式旺格维利采煤技术示意
图 12 限厚开采技术示意
图 13 葛泉矿11915工作面相似模拟实验覆岩离层发育高度曲线
图 14 覆岩离层注浆原理
图 15 覆岩离层注浆钻孔设计
图 16 覆岩离层注浆工作面观测站平面布置
图 17 2种开采方案地表下沉值结果对比
图 18 超高水材料充填开采总体工艺流程
图 19 超高水材料充填工作面观测站平面设计
图 20 26扩大采区工作面与水库坝体的相对位置
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本文引用格式
郭文兵, 杨伟强, 吴东涛. 我国煤矿开采沉陷控制技术研究现状与进展[J]. 采矿与岩层控制工程学报, 2024, 6(6): 063542. DOI: 10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.2024-1240.
GUO Wenbing, YANG Weiqiang, WU Dongtao. Current status and progress of subsidence control technology in China coal mines[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering, 2024, 6(6): 063542. DOI: 10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.2024-1240.
