CN102261247B - 一种条带逆向膏体充填的二次采煤方法 - Google Patents
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Abstract
一种条带逆向膏体充填的二次采煤方法，适用于建筑物、铁路以及水体下煤炭资源的安全回收。按规程确定建筑物群下的煤炭开采范围，在确定的煤炭开采范围内交替划分膏体充填条带和回采条带；对划分的膏体充填条带依次进行开采，并对其采空区进行填充；当膏体充填条带中的充填物完全凝固后，依次沿两条膏体充填条带进行无煤柱掘巷，对回采条带进行垮落法开采。通常条件下膏体充填条带较宽，正常回采条带较窄。因此本发明能有效地减少开采沉陷对地表建筑物的破坏，还能保证煤矿开采的安全，无需留设窄煤柱，使煤炭资源得以充分回收，同时使煤矸石、粉煤灰固体废物得到资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种采煤方法，尤其是一种适用于建筑物、铁路以及水体下煤炭资源的安全、且充分回收的条带逆向膏体充填二次的采煤方法。
背景技术
我国是世界第一产煤大国，2009年煤炭产量达到29.7亿吨，2010年，我国煤炭产量达32.4亿吨，同时，煤炭消费量继续增长，到2015年，全国煤炭消费总量将达到40亿吨左右。在我国煤炭需求量大增的情况下，尤其是东部的可采得煤炭资源已不多，“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）积压大量煤炭资源是一个重要的问题，据对国有重点煤矿的不完全统计，全国压煤量约为137.9亿吨，其中建筑物下87.6亿吨，村庄下压煤又占建筑物下压煤的60％。
由于地下开采所产生的地表移动变形，使地表建筑物受到拉伸、压缩和弯曲等附加力的作用，当这些附加力对建筑物产生的影响超过建筑物允许的变形时，建筑物将产生不同程度的破坏，甚至倒塌。在水体下开采时，还有导致矿井充水的危险。
目前，我国的煤炭回收率仅为40%左右，原国有重点煤矿60%左右，地方不到40%，乡镇仅为10%～15%，有些小煤矿在8%以下，据《2007中国能源发展报告》统计，我国1980～2000年的20年间，煤炭资源多耗费280亿吨，留设保护煤柱是造成煤炭资源采出率较低的主要原因之一。为保护地表建筑物和水体下安全采煤，“三下”煤炭资源的开采普遍采用条带开采，但是这种采煤方法煤炭的采出率低，资源浪费严重。
同样，煤炭生产中伴随着大量的矸石的排放，矸石由井下提升到地面，在地面堆积成矸石山，不仅占有大量的土地，而且矸石山污染环境，同时易发生危险。据不完全统计，我国的历年来累积堆放的煤矸石约45亿吨，占地超过1.5万公顷，而且目前矸石量每年超过2.5亿吨。
虽然目前煤矿开采“三下”压煤，多采用条带开采方法和房柱式采煤法，部分采用充填开采，如煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法等。条带开采方法是在开采范围内，沿一定的方向将煤层划分为若干个条带，采出一条，保留一条，相间排列。依靠保留的条带煤柱支撑上覆岩层的载荷，以控制岩层和地表移动，使地表移动变形减小，达到保护建筑物的目的。房柱式采煤法是在煤层内开掘一系列宽5～7米左右的煤房，煤房间用联络道相连，形成近似于长条形或块状的煤柱，煤柱宽度数米至二十多米不等，采煤在煤房中进行，煤柱可根据条件留下不采，或在煤房采完后，再将煤柱按要求尽可能采出。通过煤房间的煤柱支撑上覆岩层的载荷，达到保护地表的目的。煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法是一种充填开采方法，将煤矿矸石通过运输机和皮带等机械充填到采空区的采煤法。通过充填的煤矸石来支撑上覆岩体，控制地表变形。前两种方法虽然能控制地表采出煤炭资源，但是条带开采方法的采出率仅30%～50%，而房柱式采煤法的采出率一般不到40%，资源浪费严重，而目前的一般充填开采方法可以从一定程度上提到煤炭的采出率，减少地表的沉陷，但是仍然面对相当量的煤炭无法采出和地表的沉陷等问题。所以目前最大限度的提高煤炭采出率，同时解决煤矿开采带来的环境问题仍是一大问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方法简单、能有效的解决地表变形、煤炭资源回收率低、安全环保的条带逆向膏体充填二次采煤方法。
技术方案：本发明的条带逆向膏体充填二次采煤的开采方法，包括以下步骤：
a．根据地表建筑物群的范围和保护等级，按规程确定建筑物群下的煤炭开采范围；
b．确定的煤炭开采范围内交替划分宽为80～220m的膏体充填条带和宽为30～70m的回采条带；
c．对划分的膏体充填条带依次进行开采，膏体充填条带工作面每向前推进2～4m时，逐一完成所有膏体充填条带的开采与充填；
d．当膏体充填条带中的充填物完全凝固，具有支撑上覆岩层的能力之后，即可依次对两条膏体充填条带之间的回采条带按常规进行掘进回采，在回采条带中掘出开切眼，并布置回采工作面，煤炭开采后形成的采空区，不进行任何处理，随着工作面推进，采空区范围逐渐扩大后，顶板悬露岩层在围岩应力及其自重的作用下将自行垮落到采空区，回采条带的进风巷和运输巷沿充填体掘进，不留煤柱，直至完成所有回采条带的开采，即完成条带逆向膏体充填的二次采煤。
所述的膏体充填条带的充填物为破碎加工的煤矸石、炉渣或者固态垃圾与粉煤灰、胶结料和水的膏体混合物。
有益效果：由于采用了上述技术方案，①对“三下”压煤中进行煤炭的回收，在二次回采的时不留保护煤柱，最大限度的回收煤炭资源，这是以往的采煤方法不具有的；②采用膏体混合物充填体，能控制地表建筑物及附属物在允许的地表变形范围内，保护水体资源，先是利用充填体和邻近的条带煤柱共同支撑上覆岩层，在二次回采时，完全凝固后的膏体混合物充填体已具有单独支撑上覆岩层的能力，回采后能很好的控制地表的变形；③采用间隔充填采煤，先充填后再回采，先利用条带煤柱为主要支撑体，之后利用充填体为主要支撑体，提高了采煤的安全性；④与全部充填采煤相比，本发明通过调节膏体充填条带的宽度，使膏体充填条带足够支撑地表建筑，从而无需对采空区进行全部充填，这样有利于降低充填成本，提高煤矿企业效益；⑤矸石、粉煤灰等作为充填材料的重要组成成分，消除了地面的矸石山、减少侵占土地和减少对环境的污染，同时消除了矸石山的坍塌或引爆等事故隐患，减少粉煤灰对环境的污染。其方法简单，技术效果好、煤炭回收率高、安全环保，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的条带布置剖面图及开采顺序示意图。
图2是本发明的条带布置平面图及开采顺序示意图。
图中：1—第一膏体充填条带；2—第一回采条带；3—第二膏体充填条带；4—第二回采条带；5—第三膏体充填条带；6—第三回采条带；7—第四膏体充填条带；8—煤层；9—地表建筑群。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的条带逆向膏体充填二次的采煤方法：首先提取煤层8上方地表建筑群9区域的地质信息，根据地表建筑物群9的范围和保护等级，以传统采区范围确定为基础，使地表建筑物群在充填条带保护范围内，以《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》的保护等级要求为标准，确定矿井下煤炭充填开采范围；然后划分膏体充填条带和回采条带，其中，膏体充填条带宽为80～220m，回采条带宽为30～70m。对预先划分的第一、第二、第三、第四膏体充填条1、3、5、7带依次进行开采，采用对采空区进行全部充填的全采全充法回采煤炭资源；对所有膏体充填条带开采时，膏体充填条带工作面每推进2～4m时，即对采空区进行及时充填，该范围内采空区充填完成后，待充填体凝固且强度足以支撑上覆围岩作用力时，才能进行一下个充填开采循环，依次进行；直至完成所有膏体充填条带的开采与充填；膏体充填带使用的充填物为破碎加工的煤矸石、炉渣或者固态垃圾与粉煤灰、胶结料和水制成的胶结性的膏体混合物。膏体充填带填充完毕之后，等待填充物完全凝固，使充填体具有单独支撑上覆岩层的能力，回采后能很好的控制地表的变形；当第一、第二两条膏体充填带1、3完全凝固之后即可对两条膏体充填带之间的第一回采带条2进行掘进回采，第一回采条带2的进风巷和运输巷沿充填体掘进，不设煤柱；第一回采条带2中在掘出开切眼，并布置正常的回采工作面进行开采，煤炭开采后形成的采空区，不进行任何处理，随着工作面推进，采空区范围逐渐扩大后，顶板悬露岩层在围岩应力及其自重的作用下将自行垮落到采空区。随着下一膏体充填均完全凝固后，依次对第二、第三回采条带4、6进行掘进回采，不留煤柱，直至完成所有回采条带的开采，即完成条带逆向膏体充填的二次采煤。
Claims (1)
1. 一种条带逆向膏体充填的二次采煤方法，其特征在于包括如下步骤：
a．根据地表建筑物群的范围和保护等级，按规程确定建筑物群下的煤炭开采范围；
b．确定的煤炭开采范围内交替划分宽为80～220m的膏体充填条带和宽为30～70m的回采条带；
c．对划分的膏体充填条带依次进行开采，每条膏体充填条带工作面每向前推进2～4m时，即对其采空区进行及时充填，逐一完成所有膏体充填条带的开采与充填；
d．当膏体充填条带中的充填体完全凝固，具有支撑上覆岩层的能力之后，即可对两条膏体充填条带之间的回采条带按常规进行掘进回采，在回采条带中掘出开切眼，并布置回采工作面，煤炭开采后形成的采空区，不进行任何处理，随着工作面推进，采空区范围逐渐扩大后，顶板悬露岩层在围岩应力及其自重的作用下将自行垮落到采空区，随着下一膏体充填均完全凝固后，依次对第二、第三回采条带进行掘进回采，回采条带的进风巷和运输巷沿充填体掘进，不留煤柱，直至完成所有回采条带的开采，即完成条带逆向膏体充填的二次采煤。
2．根据权利1所述的条带逆向膏体充填的二次采煤方法，其特征在于：所述的膏体充填条带的充填体为破碎加工的固态垃圾与粉煤灰、胶结料和水的膏体混合物。
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