基于沉陷控制导向的离层注浆量与注采比确定方法及应用
韩磊1
尹大伟2
薛守振2
盛守前2
刘喆2
李建功3
许起3
秦宇鹏3
1.山煤国际能源集团股份有限公司,山西 太原 0300062.山东科技大学能源与矿业工程学院,山东 青岛 2665903.山西霍尔辛赫煤业有限责任公司,山西 长治 046600
摘要：离层注浆充填是"三下"压煤开采中常用方法之一,注浆量和注采比是保证离层注浆充填效果的关键参数.为了合理确定注浆量和注采比,提出了一种基于地表沉陷控制导向的离层注浆最小注浆量与注采比的计算方法,该方法建立了注浆量、注采比与地表移动变形参数的关系:首先,通过地表建(构)筑物保护等级确定最大临界变形值;其次,计算确定煤层最大允许采高和剩余采高;然后,建立离层空间体积预测模型,计算采动空间传递系数,再结合最大允许采高、剩余采高等计算确定离层空间注浆充填浆液压实体最小体积;最后,推导出最小注浆量与注采比计算式.将最小注浆量与注采比确定方法应用至霍尔辛赫煤业 3801工作面加油站下压煤离层注浆充填开采,理论计算确定最小注浆量为 168.07万m3、注采比为 0.53.考虑临近 3802、3803工作面开采影响,开展了3801工作面离层注浆充填注采比 0.53条件下地表沉陷数值模拟,结果表明:工作面开采过程中,加油站区域最大倾斜变形为 2.03 mm/m、最大曲率变形为 0.075×10-3 m-1,工作面开采后,加油站区域下沉为 844.02 mm、倾斜变形为 2.13 mm/m、曲率变形为 0.034×10-3 m-1.3801工作面离层注浆充填开采工程实践过程中,实际注浆量为 217.69万m3、注采比为 0.68,大于理论计算值和极限注采比,这可能是由于与临近工作面之间隔离煤柱宽度较窄,部分浆液运移至3802工作面覆岩剩余离层空间.基于 3801工作面地表岩移观测数据(3802、3803工作面未监测),工作面开采过程中加油站区域最大水平变形为 1.43 mm/m,南北和东西方向最大倾斜变形分别为 1.157、1.341 mm/m,加油站一直处于营业状态;工作面开采结束 167 d后,加油站区域下沉为 262.7 mm,南北和东西方向水平变形分别为 0.55、0.58 mm/m,南北和东西方向倾斜变形分别为 0.898、0.997 mm/m,加油站安全稳定,综合数值模拟与工程实践验证了该方法的准确性,为实施离层注浆充填控制地表沉陷提供了理论支撑.
关键词：沉陷控制注浆量注采比采动空间传递系数离层空间工程应用
分类号：TD325(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274128)国家自然科学基金(52174159)泰山学者工程专项经费资助项目(tsqn202306199)
论文发表日期：2025-08-31
在线出版日期：2025-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 128-140 )
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