(57)【要約】  本発明は「五図−三帯−二分区」保水採炭方法を開示し、鉱区工事と水文地質資料中のデータ指標を分析することで、被覆岩類型分区図、基岩厚さ等高線図、帯水層富水性分区図、不透水層厚さ等高線図及び炭層厚さ等高線図（「五図」と略称される）を確定し、「五図」に基づいて異なる被覆岩類型分区炭層の完全採掘条件においての崩壊帯、導水亀裂帯及び支保帯高さの高さ（「三帯」と略称される）を計算し、また、基岩厚さ、不透水層厚さ及び帯水層富水性と組み合わせ、採炭の地下水への影響程度分区及び保水採炭技術の適用性分区（「二分区」と略称される）を確定する。本方法は保水採炭へ新しく、包括的及び系統的な研究方法を提供し、該方法により保水採炭研究フローがより規範的になり、実用性が高く、且つ操作しやすく、理解及び普及が容易である。【選択図】図１
2020514571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
「五図−三帯−二分区」保水採炭方法であって、
被覆岩岩質、地層構成類型、基岩厚さ掘削データ、帯水層厚さ掘削データ、帯水層浸透率、帯水層掘削単位湧水量、不透水層厚さ掘削データ、不透水能力、炭層厚さ掘削データを含む鉱区工事と水文地質資料中のデータ指標を分析するステップ１と、
ステップ１におけるデータ指標に基づき、被覆岩類型分区図、基岩厚さ等高線図、帯水層富水性分区図、不透水層厚さ等高線図、炭層厚さ等高線図を確定するステップ２と、
被覆岩類型分区図の各分区被覆岩岩質と地層構成との関係に基づき、異なる被覆岩岩質及び地層構成条件においての崩壊帯、導水亀裂帯変動規則、及び支保帯確保原則と組み合わせ、鉱区崩壊帯及び導水亀裂帯変動高さの掘削実測値を統合し、各分区崩壊帯高さ
【数３６】
2020514571.tif 000039
、導水亀裂帯高さ
【数３７】
2020514571.tif 000040
及び支保帯高さ
【数３８】
2020514571.tif 000041
を確定する（式中、Ｍは採掘高さ、Ｈｇは不透水層厚さ、μｇ及びμｊはそれぞれ不透水層及び基岩の不透水性評価係数、ｋｋ、ｂｋ、ｋｄ、ｂｄ及びｋｂは鉱区地質条件及び炭層賦存状況に関連する係数である）ステップ３と、
各分区炭層完全採掘条件においての崩壊帯、導水亀裂帯、支保帯と基岩厚さ、不透水層厚さとの対応関係を組み合わせ、採炭の水資源への影響程度を超深刻影響領域、深刻影響領域、中等影響領域、弱影響領域及び無影響領域に分け、具体的には、
炭層厚さ等高線図に基づき、炭層厚さＨｍを採掘高さＭとしてステップ３に記載の算式に代入し、炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さ
【数３９】
2020514571.tif 000042
、導水亀裂帯高さ
【数４０】
2020514571.tif 000043
、及び支保帯高さ
【数４１】
2020514571.tif 000044
を得るステップａと、
基岩厚さ等高線図と不透水層厚さ等高線図に基づいて炭層と帯水層との間の基岩厚さＨｊ及び不透水層厚さＨｇを確定するステップｂと、
各分区炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さＨｋ、導水亀裂帯高さＨｄ、支保帯高さＨｂ及び基岩厚さＨｊ、不透水層厚さＨｇの対応関係に基づき、採鉱の地下水への影響程度分区の判定標準と組み合わせ、採炭の地下水への影響程度の超深刻影響領域、深刻影響領域、中等影響領域、弱影響領域及び無影響領域を確定し、具体的には、
炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ＜跨落帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、採炭すると水の侵入や砂の突入を引き起こし、採鉱の地下水への影響程度を超深刻影響領域とし、すなわちＨｊ＋Ｈｇ＜Ｈｋ＋Ｈｂである場合は超深刻影響領域に分け、
崩壊帯高さ＋支保帯高さ≦炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ≦導水亀裂帯高さが成り立つ場合、導水亀裂が帯水層に入り、帯水層地下水を残らず取り除き、支保帯は砂の突入を止める役割のみを果たし、採鉱の地下水への影響程度を深刻影響領域とし、すなわちＨｋ＋Ｈｂ≦Ｈｊ＋Ｈｇ≦Ｈｄである場合は深刻影響領域に分け、
導水亀裂帯高さ＜炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ＜導水亀裂帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、採鉱で誘発された被覆岩の導水亀裂と帯水層との間に所定厚さの完全な岩層が存在するが、この層岩層は帯水層が下へ浸透することを完全に止めることができず、一部水資源が流失し、このように石炭採鉱による一部の水資源の流失領域を採鉱の地下水への影響程度を中等影響領域とし、すなわちＨｄ＜Ｈｊ＋Ｈｇ＜Ｈｄ＋Ｈｂである場合は中等影響領域に分け、
炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ＞導水亀裂帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、石炭採掘後、導水亀裂と帯水層との間に厚さが十分且つ不透水性能が良好で完全な岩層が存在し、帯水層水資源は石炭採掘によってあまり流失せず、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域とし、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂである場合は弱影響領域に分け、
帯水層が分布しない、または帯水層厚さが小さく、生態価値及び給水価値がない場合、該領域を採鉱の地下水への影響程度を無影響領域とするステップｃとを含むステップ４と、
高さ制限保水採炭技術、充填保水採炭技術及び局所充填保水採炭技術の適用条件に基づき、ステップ３で確定した各分区崩壊帯高さ、導水亀裂帯高さ及び支保帯高さの算式と組み合わせ、３種の保水採炭技術の適用領域を分けるステップ５とを含むことを特徴とする「五図−三帯−二分区」保水採炭方法。
【請求項２】
請求項１に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法であって、ステップ２では、被覆岩岩質と地層構成との関係に基づいて被覆岩類型分区図を得て、基岩厚さ掘削データに基づいて基岩厚さ等高線図を得て、帯水層厚さ、浸透率および単位湧水量に基づいて帯水層富水性分区図を得て、不透水層厚さと不透水能力に基づいて換算して不透水層厚さ等高線図を得て、炭層厚さ掘削データに基づいて炭層厚さ等高線図を得ることを特徴とする請求項１に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法。
【請求項３】
請求項１に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法であって、ステップ５では、高さ制限保水採炭技術の適用条件はＭｃ≧Ｍｋであり、式中、Ｍｃは理論上の最大許容採掘高さであり、すなわち保水採炭の達成を保証する前提での採掘高さ最大値であり、Ｍｋは炭層の最小経済的採掘可能高さであり、すなわち炭鉱の利益が上がることを保証する前提での採掘高さ最大値であり、充填保水採炭技術の適用条件はＨｍ（１−ｋ）≦Ｍｃであり、式中、Ｈｍは炭層実際厚さ、ｋは炭層完全充填の充填率であり、局所充填保水採炭技術の適用条件は（Ｈｊ＋Ｈｇ−Ｈｂ）／Ｈｄ≧ｌであり、式中、Ｈｊは炭層と帯水層との間の基岩厚さ、Ｈｇは不透水層厚さ、Ｈｂ及びＨｄはそれぞれ炭層完全採掘（すなわち採掘高さはＨｍ）条件においての支保帯高さ及び導水亀裂帯高さ、ｌは正常ストーピング領域の導水亀裂帯高さと切羽オープンオフカット及びメインルーフ初期荷重領域の導水亀裂帯高さとの比であることを特徴とする請求項１に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法。
【請求項４】
請求項３に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法であって、導水亀裂帯高さ算式
【数４２】
2020514571.tif 000045
からその逆関数
【数４３】
2020514571.tif 000046
を得て、保水採炭を達成すると、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域に制御すべきであり、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂとなり、臨界条件を用いると、
【数４４】
2020514571.tif 000047
となり、式
【数４５】
2020514571.tif 000048
に代入して保水採炭条件において理論上の最大許容採掘高さＭｃ
【数４６】
2020514571.tif 000049
を得て、式中、
【数４７】
2020514571.tif 000050
とすることを特徴とする請求項３に記載の「五図−三帯−二分区」保水採炭方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石炭採掘技術分野に関し、具体的には炭層保水採掘方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中国西北部は中国石炭資源の主産地である。しかしながら、中国西北部は気候が乾燥し、水資源に乏しく、全国の水資源のわずか３．９％しか占めておらず、土壌構造が軟らかく、植生被覆率が低く、砂嵐が発生しやすく、砂漠化が深刻である。浅層地下水は中国西北部植生の重要な水源であるが、石炭採掘によって漏れやすいため、当地の脆弱な生態環境を更に悪化させてしまう。従って、採炭すると同時に環境保護、特に水資源に対する保護に注意を払う必要がある。
【０００３】
保水採炭理念は前世紀末に形成され、長年の研究の結果、保水採炭は一定の成果を上げ、生態水位の保護を目的とした保水採炭技術体系がほぼ形成された。しかしながら、保水採炭を研究する専門家や学者は、採鉱、力学や環境生態等の異なる専門分野の出身であり、彼らの研究方法と重点がそれぞれで異なり、最終的に採鉱時の地下水への影響程度の評価標準と保水採炭方法に対する選択の原則が異なる。従って、現在、保水採炭研究分野においては包括的、系統的、且つ規範的な研究方法がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、保水採炭研究分野において研究方法が異なり、重点が異なるという問題に対して、本発明は経験済みの有効な「五図−三帯−二分区」保水採炭方法を提供し、その資料収集がより意図的であり、計算フローがより科学的であり、採鉱の地下水への影響程度に対する判定がより系統的であり、保水採炭方法適用性に対する分析がより信頼性があり、方法フロー全体がより規範的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
「五図−三帯−二分区」保水採炭方法は、
被覆岩岩質（泥岩、砂岩、礫岩等）、地層構成（基岩、不透水層及び帯水層の異なる構成）、基岩厚さ掘削データ、帯水層厚さ掘削データ、帯水層浸透率、帯水層掘削単位湧水量、不透水層厚さ掘削データ、不透水能力（不透水性評価係数で判定され、不透水性が最も高い粘土が１であり、その他の岩質の不透水性評価係数が１より小さい）、炭層厚さ掘削データを含む鉱区工事と水文地質資料中のデータ指標を分析するステップ１と、
ステップ１におけるデータ指標に基づき、被覆岩類型分区図、基岩厚さ等高線図、帯水層富水性分区図、不透水層厚さ等高線図、炭層厚さ等高線図を確定するステップ２と、
被覆岩類型分区図の各分区被覆岩岩質と地層構成との関係に基づき、異なる被覆岩岩質及び地層構成条件においての崩壊帯、導水亀裂帯変動規則、及び支保帯確保原則と組み合わせ、鉱区崩壊帯及び導水亀裂帯変動高さの掘削実測値を統合し、各分区崩壊帯高さ
【数１】
2020514571.tif 000003
、導水亀裂帯高さ
【数２】
2020514571.tif 000004
及び支保帯高さ
【数３】
2020514571.tif 000005
を確定する（式中、Ｍは採掘高さ、Ｈｇは不透水層厚さ、μｇ及びμｊはそれぞれ不透水層及び基岩の不透水性評価係数、ｋｋ、ｂｋ、ｋｄ、ｂｄ及びｋｂは鉱区地質条件及び炭層賦存状況に関連する係数である）ステップ３と、
各分区炭層完全採掘条件においての崩壊帯、導水亀裂帯、支保帯と基岩厚さ、不透水層厚さとの対応関係を組み合わせ、採炭の水資源への影響程度を超深刻影響領域、深刻影響領域、中等影響領域、弱影響領域及び無影響領域に分け、具体的には、
炭層厚さ等高線図に基づき、炭層厚さＨｍを採掘高さＭとしてステップ３に記載の算式に代入し、炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さ
【数４】
2020514571.tif 000006
、導水亀裂帯高さ
【数５】
2020514571.tif 000007
及び支保帯高さ
【数６】
2020514571.tif 000008
を得るステップａと、
基岩厚さ等高線図と不透水層厚さ等高線図に基づいて炭層と帯水層との間の基岩厚さＨｊ及び不透水層厚さＨｇを確定するステップｂと、
各分区炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さＨｋ、導水亀裂帯高さＨｄ、支保帯高さＨｂと基岩厚さＨｊ、不透水層厚さＨｇとの対応関係に基づき、採鉱の地下水への影響程度分区の判定標準と組み合わせ、採炭の地下水への影響程度の超深刻影響領域、深刻影響領域、中等影響領域、弱影響領域及び無影響領域を確定し、具体的には、
炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ＜跨落帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、採炭すると水の侵入や砂の突入を引き起こすため、採鉱の地下水への影響程度を超深刻影響領域とし、すなわちＨｊ＋Ｈｇ＜Ｈｋ＋Ｈｂである場合は超深刻影響領域に分け、
崩壊帯高さ＋支保帯高さ≦炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ≦導水亀裂帯高さが成り立つ場合、導水亀裂が帯水層に入り、帯水層地下水は残らず取り除かれ、支保帯は砂の突入を止める役割のみを果たすので、採鉱の地下水への影響程度を深刻影響領域とし、すなわちＨｋ＋Ｈｂ≦Ｈｊ＋Ｈｇ≦Ｈｄである場合は深刻影響領域に分け、
導水亀裂帯高さ＜炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ＜導水亀裂帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、採鉱で誘発された被覆岩の導水亀裂と帯水層との間に所定厚さの完全な岩層が存在するが、この層岩層は帯水層が下へ浸透することを完全に止めることができず、一部の水資源が流失し、このような石炭採鉱による一部水資源の流失領域を採鉱の地下水への影響程度を中等影響領域とし、すなわちＨｄ＜Ｈｊ＋Ｈｇ＜Ｈｄ＋Ｈｂである場合は中等影響領域に分け、
炭層上覆い基岩厚さ＋不透水層厚さ≧導水亀裂帯高さ＋支保帯高さが成り立つ場合、石炭採掘後、導水亀裂と帯水層との間に厚さが十分且つ不透水性能が良好で完全な岩層が存在し、帯水層水資源は石炭採掘によってあまり流失せず、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域とし、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂである場合は弱影響領域に分け、
帯水層が分布しない、または帯水層厚さが小さく、生態価値及び給水価値がない場合、該領域を採鉱の地下水への影響程度を無影響領域とするステップｃとを含むステップ４とを含み、
「五図−三帯−二分区」保水採炭方法の研究から、保水採炭の地下水への影響の実質は採鉱で誘発された被覆岩の破壊程度と破壊高さが帯水層へ及ぶか否かに応じて確定され、採鉱で誘発された被覆岩崩壊帯、導水亀裂帯変動高さ、及び保水採炭支保帯高さ等の「三帯」と基岩及び不透水層厚さとの大きさ関係を採鉱の地下水への影響程度の主要判定根拠とし、概念が直感的で理解しやすく、根拠となる「三帯」概念及び理論は「建物、水体、鉄道及び主要トンネルの炭柱残し及び被覆された石炭の採掘規範」により認められ、理論根拠があり、且つ所要の「三帯」高さと基岩及び不透水層厚さ等のデータを判定する実験方法及び検出手段が成熟し、判定方法は実用性が高く、判定の実施が「三帯」高さと基岩及び不透水層厚さ等データの大きさ関係を比較すればよく、操作が簡単で、受け入れ及び普及が容易であることが発見され、
高さ制限保水採炭技術、充填保水採炭技術及び局所充填保水採炭技術の適用条件を分析し、ステップ３で確定した各分区崩壊帯高さ、導水亀裂帯高さ及び支保帯高さの算式と組み合わせ、３種の保水採炭技術の適用領域を分けるステップ５とをさらに含む。
【０００６】
ステップ２では、被覆岩岩質と地層構成との関係に基づいて被覆岩類型分区図を得て、基岩厚さ掘削データに基づいて基岩厚さ等高線図を得て、帯水層厚さ、浸透率および単位湧水量に基づいて帯水層富水性分区図を得て、不透水層厚さと不透水能力に基づいて換算して不透水層厚さ等高線図を得て、炭層厚さ掘削データに基づいて炭層厚さ等高線図を得る。
【０００７】
ステップ５では、高さ制限保水採炭技術の適用条件はＭｃ≧Ｍｋであり、式中、Ｍｃは理論上の最大許容採掘高さであり、すなわち保水採炭の達成を保証する前提での採掘高さ最大値であり、鉱区工事と水文地質条件及び炭層賦存状况に関連し、Ｍｋは炭層の最小経済的採掘可能高さであり、すなわち炭鉱の利益が上がることを保証する前提での採掘高さ最大値であり、鉱区工事と水文地質条件、炭層賦存状况、炭鉱技術装置レベル及び石炭市場経済状況に関連し、充填保水採炭技術の適用条件はＨｍ（１−ｋ）≦Ｍｃであり、式中、Ｈｍは炭層実際厚さ、ｋは炭層完全充填の充填率であり、局所充填保水採炭技術の適用条件は（Ｈｊ＋Ｈｇ−Ｈｂ）／Ｈｄ≧ｌであり、式中、Ｈｊは炭層と帯水層との間の基岩厚さ、Ｈｇは不透水層厚さ、Ｈｂ及びＨｄはそれぞれ炭層完全採掘（すなわち採掘高さがＨｍである）条件においての支保帯高さ及び導水亀裂帯高さ、ｌは正常ストーピング領域の導水亀裂帯高さと切羽オープンオフカット及びメインルーフ初期荷重領域の導水亀裂帯高さとの比である。
【０００８】
導水亀裂帯高さ算式
【数７】
2020514571.tif 000009
からその逆関数
【数８】
2020514571.tif 000010
を得て、保水採炭を達成すると、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域に制御すべきであり、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂであり、臨界条件を用いると、
【数９】
2020514571.tif 000011
となり、式
【数１０】
2020514571.tif 000012
に代入して保水採炭条件において理論上の最大許容採掘高さ
【数１１】
2020514571.tif 000013
を得る。
式中、
【数１２】
2020514571.tif 000014
である。
【０００９】
さらに、不規則な鉱区境界が存在する所定の中小規模（０．９Ｍｔ／ａより小さい）の坑道または鉱区に対して、狭いストリップ保水採掘を配慮でき、「五図」情報データに基づき、採掘しようとする炭層をストリップ状に分け、１本を採掘し、１本を残す。残したストリップ炭柱は、完全採掘に比べて軽く、かつ均一に移動・変形するように上被覆岩層を支持でき、それにより不透水層構造が採鉱のため破壊されないように保護し、保水採炭を達成する。
【発明の効果】
【００１０】
有益な効果は以下のとおりである。本発明は経験済みの有効な「五図−三帯−二分区」保水採炭方法を提供し、その資料収集がより意図的であり、計算フローがより科学的であり、採鉱の地下水への影響程度に対する判定がより系統的であり、保水採炭方法適用性に対する分析がより信頼性があり、方法フロー全体がより規範的であり、実用性が高く、且つ操作しやすく、理解及び普及が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に記載のフロー模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について更に説明する。
【００１３】
１）実施例とする鉱区の工事と水文地質資料中のデータ指標に基づき、以下のように「五図」を確定する。被覆岩岩質と地層構成との関係に基づいて被覆岩類型分区図を得て、掘削データに基づいて基岩厚さ等高線図を得て、帯水層厚さ、浸透率および湧水量に基づいて帯水層富水性分区図を得て、不透水層厚さと不透水能力に基づいて換算して不透水層厚さ等高線図を得て、掘削データに基づいて炭層厚さ等高線図を得て、
２）基岩厚さ等高線図、不透水層厚さ等高線図及び炭層厚さ等高線図に基づいて本鉱区基岩厚さをＨｊ、不透水層厚さをＨｇ、炭層厚さをＨｍとして確定し、
３）被覆岩類型分区図の各分区被覆岩岩質と地層構成との関係に基づき、異なる被覆岩岩質及び地層構成条件においての崩壊帯、導水亀裂帯変動規則、及び支保帯確保原則と組み合わせ、本鉱区及び類似した地質条件においてのその他の鉱区の崩壊帯及び導水亀裂帯変動高さの掘削実測値と統合し、各分区崩壊帯高さ算式
【数１３】
2020514571.tif 000015
、導水亀裂帯高さ算式
【数１４】
2020514571.tif 000016
及び支保帯高さ算式
【数１５】
2020514571.tif 000017
を確定し、式中、Ｍは採掘高さ、Ｈｇは不透水層厚さ、μｇ及びμｊはそれぞれ不透水層及び基岩の不透水性評価係数、ｋｋ、ｂｋ、ｋｄ、ｂｄ及びｋｂは鉱区地質条件及び炭層賦存状況に関連する係数であり、
４）本鉱区不透水層厚さはＨｇ、炭層厚さはＨｍである。Ｈｇ＝Ｈｇ、Ｍ＝Ｈｍとし、上記算式に代入し、本鉱区炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さ
【数１６】
2020514571.tif 000018
、導水亀裂帯高さ
【数１７】
2020514571.tif 000019
及び支保帯高さ
【数１８】
2020514571.tif 000020
を得て、
５）採鉱の地下水への影響程度分区を確定する。以上のステップにより、本鉱区炭層完全採掘条件においての崩壊帯高さＨｋ、導水亀裂帯高さＨｄ、支保帯高さＨｂと基岩厚さＨｊ、不透水層厚さＨｇとの対応関係を確定し、採鉱の地下水への影響程度分区の判定標準と組み合わせ、採炭の地下水への影響程度の超深刻影響領域、深刻影響領域、中等影響領域、弱影響領域及び無影響領域という五区を確定し、
【表１】
2020514571.tif 000021
６）保水採炭技術の適用性分区を確定し、高さ制限保水採炭技術、充填保水採炭技術、局所充填保水採炭技術及び狭いストリップ保水採炭技術を例として、以下のステップを含む。
ａ．高さ制限採掘保水採炭技術は切羽炭層実際回収高さを制限し、部分的に採掘する方式により被覆岩移動変形量を減少させ、それにより保水採掘を達成する採炭方法であり、
１  導水亀裂帯高さ算式
【数１９】
2020514571.tif 000022
からその逆関数
【数２０】
2020514571.tif 000023
を得て、
２  保水採炭を達成すると、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域に制御すべきであり、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂとなり、本鉱区に対して、臨界条件を用いると、
【数２１】
2020514571.tif 000024
となり、式
【数２２】
2020514571.tif 000025
に代入し、保水採炭条件において理論上の最大許容採掘高さを得て、
【数２３】
2020514571.tif 000026
、式中、
【数２４】
2020514571.tif 000027
、
３  鉱区工事と水文地質条件、炭層賦存状况、炭鉱技術装置レベル及び石炭市場経済状況に基づき、本鉱区炭層の最小経済的採掘可能高さＭｋを確定し、Ｍｃ≧Ｍｋであると高さ制限保水採炭技術を用い、採掘高さをＭｃに制限することができる。
【００１４】
ｂ．充填採掘保水採炭技術は充填材で石炭体を置換して石炭体支持トッププレートを代替し、上被覆岩層の移動及び変形を制御し、不透水層が採鉱に影響されないように保護することを達成し、それにより保水採掘を達成する採炭方法であり、
１  被覆岩の移動が安定した後に充填材の荷重体積と採掘空間体積との比から炭層完全充填の充填率ｋを得て、炭層完全採掘完全充填条件において等価採掘高さはＨｍ（１−ｋ）であり、式中、Ｈｍは炭層厚さであり、
２  導水亀裂帯高さ算式
【数２５】
2020514571.tif 000028
からその逆関数
【数２６】
2020514571.tif 000029
を得て、
３  保水採炭を達成するために、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域に制御すべきであり、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｄ＋Ｈｂとなり、
本鉱区に対して、臨界条件を用いると、
【数２７】
2020514571.tif 000030
となり、式
【数２８】
2020514571.tif 000031
に代入し、保水採炭条件において理論上の最大許容採掘高さ
【数２９】
2020514571.tif 000032
を得て、式中、
【数３０】
2020514571.tif 000033
、
５  等価採掘高さが理論上の最大許容採掘高さ以下であり、すなわちＨｍ（１−ｋ）≦Ｍｃの場合には、充填保水採炭技術を用いることができ、最小充填高さは（Ｈｍ−Ｍｃ）／ｋである。
【００１５】
ｃ．正常ストーピング領域の導水亀裂帯高さが切羽オープンオフカット及びメインルーフ初期荷重領域より低い。局所充填保水採炭技術は切羽オープンオフカット及びメインルーフ初期荷重領域を充填して導水亀裂帯高さを低下させる保水採炭技術であり、
１  鉱区実測値から正常ストーピング領域の導水亀裂帯高さと切羽オープンオフカット及びメインルーフ初期荷重領域の導水亀裂帯高さの比ｌ（０＜ｌ＜１）を得て、
２  保水採炭を達成すると、採鉱の地下水への影響程度を弱影響領域に制御すべきであり、すなわちＨｊ＋Ｈｇ≧Ｈｊ＋Ｈｂとなり、臨界条件を用いると、
【数３１】
2020514571.tif 000034
となり、Ｍ＝Ｈｍとし、上記式に代入し、本鉱区の保水採炭を達成する前提条件においての導水亀裂帯変動高さ最大値
【数３２】
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を得て、
３  本鉱区が保水採炭を達成する前提条件において、導水亀裂帯変動高さ最大値
【数３３】
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と炭層完全採掘条件において導水亀裂帯高さ
【数３４】
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との比がｌ以上であり、すなわち
【数３５】
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の場合には、局所充填保水採炭技術を用いることができる。
【００１６】
ｄ．狭いストリップ採掘は採掘しようとする炭層領域をストリップ状に分け、１本を採炭し、１本を残す。残したストリップ炭柱は、完全採掘に比べて軽く、かつ均一に移動及び変形するように上被覆岩層を支持でき、それにより不透水層構造が採鉱のため破壊されないように保護し、保水採炭を達成し、
１  被覆岩を支持するストリップ炭柱には長年使用して失効してしまうという問題が存在し、採掘跡にセキュリティリスクが存在する。従って、炭層が薄く、採掘規模が小さい（０．９Ｍｔ／ａより小さい）鉱区に対しては、狭いストリップ採掘を配慮することができ、
２  狭いストリップ採掘切羽は設置が柔軟で、鉱区に不規則境界が存在すると、境界領域において狭いストリップ採掘を用いることができる。
【００１７】
以上は本発明の好適な実施形態にすぎず、なお、当業者にとっては、本発明の原理から逸脱することなく、いくつかの改良や修正が可能であり、これらの改良や修正も本発明の保護範囲に属する。
【図１】
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【国際調査報告】
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