CN106321103A - 一种固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，采用投料井和管道将地面固体物料和胶结物料运送至房柱式采空区，在煤房区域按一定距离浇筑多个人工矿柱，并采用抛矸机对煤房其他区域抛矸充填；在多个人工矿柱和煤房充填体联合支护的条件下，采用连续采煤机进行煤柱的回收，再在回采后在原煤柱区域浇筑人工矿柱，并采用抛矸机对原煤柱区域进行抛矸充填；固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱系统主要包括物料输送系统、联合支护系统和煤柱回收系统，通过柱槽的构建、人工矿柱的浇筑、采空区的抛矸充填和煤柱的回采，不仅能提高煤炭资源回采率，而且能在推进环境保护和资源开采协调发展的同时丰富我国房式煤柱回采理论与技术。

Description

一种固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法
技术领域
本发明涉及一种房式煤柱回采的方法，尤其是一种适用于房式煤柱资源回收、预防房式遗留煤柱引发灾害的房式煤柱回采方法。
背景技术
我国西部矿区长期以来多采用房柱式开采，导致大量的煤柱无法回采；仅以陕西榆林地区为例，榆林地区共有煤矿247座，其中采用房柱式开采的煤矿占矿井总数的75％，共计201座。房柱式采煤方法煤炭采出率仅为30％～50％，仅鄂尔多斯地区房柱煤量近70亿吨，造成国家资源的极大浪费。另一方面，由于长期载荷作用，煤柱强度弱化问题越来越凸现，造成严重的安全隐患。
目前，国内外学者对房式煤柱回收方法的研究取得一定的成果，但多数方法存在回收率低、机械化程度不高的缺点；另外，采用传统的回填方法置换房式煤柱的方法，煤柱的回收成本高，充填回采工艺较为复杂。因此，研究一种既能安全回收房式煤柱，提高煤炭资源回收率，又能节约回收成本的房式煤柱回收方法，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种操作简单的、高效的和高回采率的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法。
技术方案：本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，包括如下步骤：
a.在充填体协同人工矿柱联合支护覆岩的条件下，采用连续采煤机对房式煤柱进行回采，首先通过投料井和输送管道将地面的固体物料和胶结料运输至房柱式采空区；
b.在房式煤柱之间的房柱式采空区内间隔距离浇筑多个人工矿柱，在浇筑完成的多个人工矿柱之间进行充填，并进行夯实加固，构成煤房充填体；
c.在浇筑的多个人工矿柱和煤房充填体联合支护的条件下，采用连采机逐一对联合支护区域内的房式煤柱进行回收，直至完成所有房式煤柱的整体回收。
所述房式煤柱的回采工艺包括如下步骤：
a.首先在房式煤柱一侧的房柱式采空区内间隔距离构筑边长为4m的正方形柱槽，在构筑的正方形柱槽中安装挡板墙，要求各挡板墙必须封闭严实并且与顶板完全紧密接触；
b.向构筑的正方形柱槽中注浆构筑人工矿柱，当浇筑人工矿柱的浆体高度达到顶板下方50mm位置时，提高浆液浓度，对人工矿柱进行接顶充填；
c.人工矿柱浇筑完成后，采用抛矸机对房柱式采空区进行抛矸充填，同时使用推土机进行夯实加固；
d.重复步骤a至c完成房式煤柱另一侧房柱式采空区的充填；
e.在人工矿柱与煤房充填体的强度达到原岩应力后，利用连采机采用水平回收的方式进行房式煤柱的回收，回收的顺序呈“十”字穿梭状；
f.在回采后的房式煤柱区域内先浇筑人工矿柱，然后采用抛矸机对房式煤柱区域进行抛矸充填，在工作面同时实现“前方采煤，后方充填”。
所述浇筑的多个人工矿柱的间隔距离为15-17m，最佳距离为16m。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可以实现房式遗留煤柱资源的安全高效回收，经济和工程研究意义重大。尤其适用于房式煤柱资源回收、预防房式遗留煤柱引发灾害的房式煤柱回采，与现有技术相比，在确保房式遗留煤柱安全回收、高煤炭资源采出率的基础上显著地降低了房柱回收的资金投入，简化了充填回采工艺，为我国类似条件下房式开采遗留煤柱的回收开创一种新的解决途径，不仅能提高煤炭资源回采率，而且能在推进环境保护和资源开采协调发展的同时丰富我国房式煤柱回采理论与技术，科学与工程意义重大。其方法简单，操作方便，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的技术原理图；
图2(a)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的人工矿柱布置俯视图；
图2(b)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的人工矿柱布置剖面图；
图3(a)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的加固充填状态俯视图；
图3(b)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的加固充填状态剖面图；
图4(a)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的回采充填状态俯视图；
图4(b)是本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法的回采充填状态剖面图。
图中：1-投料井，2-输送管道，3-固体物料，4-胶结料，5-房式煤柱，6-人工矿柱，7-煤房充填体，8-抛矸机，9-房柱式采空区，10-连采机，11-柱槽，12-顶板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
本发明的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，包括如下步骤：
a.在充填体协同人工矿柱联合支护覆岩的条件下，采用连续采煤机对房式煤柱5进行回采的方法，首先通过投料井1和输送管道2将地面的固体物料3和胶结料4运输至房柱式采空区9；
b.在房式煤柱5之间的房柱式采空区9内间隔距离浇筑多个人工矿柱6，同时在浇筑完成的多个人工矿柱6之间采用抛矸机8对房柱式采空区进行抛矸充填，并利用推土机进行夯实加固，构成煤房充填体7；所述浇筑的多个人工矿柱6的间隔距离为15-17m，最佳距离为16m；
c.在浇筑的多个人工矿柱6和煤房充填体7联合支护的条件下，采用连采机10逐一对联合支护区域内的各个房式煤柱5进行回收，再在回采后在原煤柱区域浇筑人工矿柱6，并采用抛矸机对原煤柱区域进行抛矸充填，直至完成所有房式煤柱的整体回收。固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱系统主要包括物料输送系统、联合支护系统和煤柱回收系统；
单个房式煤柱的回采工艺包括如下步骤：
a.首先在房式煤柱5一侧的房柱式采空区9内间隔距离构筑边长为4m的正方形柱槽11，用于安装挡板墙并进行人工浇筑，在构筑的正方形柱槽11中安装挡板墙，要求各挡板墙必须封闭严实并且与顶板12完全紧密接触；
b.向构筑的正方形柱槽11中注浆构筑人工矿柱6，浇筑人工矿柱6时，为避免出现由于一次充填浆液离析而导致人工矿柱6上下强度不均的现象，浇筑按从下到上的顺序分多次进行，当浇筑人工矿柱6的浆体高度达到顶板12下方50mm位置时，提高浆液浓度，对人工矿柱6进行接顶充填；
c.人工矿柱6浇筑完成后，采用抛矸机8对房柱式采空区9进行抛矸充填，同时使用推土机进行夯实加固；
d.重复步骤a至c完成房式煤柱5另一侧房柱式采空区9的充填；
e.在人工矿柱6与煤房充填体7的强度达到原岩应力后，利用连采机10采用水平回收的方式进行房式煤柱5的回收，回收的顺序呈“十”字穿梭状；
f.在回采后的房式煤柱5区域内先浇筑人工矿柱6，然后采用抛矸机8对房式煤柱5区域进行抛矸充填，在工作面同时实现“前方采煤，后方充填”。

Claims (3)

1.一种固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，其特征在于包括如下步骤：
a. 在充填体协同人工矿柱联合支护覆岩的条件下，采用连续采煤机对房式煤柱（5）进行回采，首先通过投料井（1）和输送管道（2）将地面的固体物料（3）和胶结料（4）运输至房柱式采空区（9）；
b. 在房式煤柱（5）之间的房柱式采空区（9）内间隔距离浇筑多个人工矿柱（6），在浇筑完成的多个人工矿柱（6）之间进行充填，并进行夯实加固，构成煤房充填体（7）；
c. 在多个浇筑的人工矿柱（6）和煤房充填体（7）联合支护的条件下，采用连采机（10）逐一对联合支护区域内的房式煤柱（5）进行回收，直至完成所有房式煤柱的整体回收。
2.根据权利要求1所述的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，其特征在于：单个房式煤柱的回采工艺包括如下步骤：
a. 首先在房式煤柱（5）一侧的房柱式采空区（9）内间隔距离构筑边长为4m的正方形柱槽（11），在构筑的正方形柱槽（11）中安装挡板墙，要求各挡板墙必须封闭严实并且与顶板（12）完全紧密接触；
b. 向构筑的正方形柱槽（11）中注浆构筑人工矿柱（6），当浇筑人工矿柱（6）的浆体高度达到顶板（12）下方50mm位置时，提高浆液浓度，对人工矿柱（6）进行接顶充填；
c. 人工矿柱（6）浇筑完成后，采用抛矸机（8）对房柱式采空区（9）进行抛矸充填，同时使用推土机进行夯实加固；
d. 重复步骤a至c完成房式煤柱（5）另一侧房柱式采空区（9）的充填；
e. 在人工矿柱（6）与煤房充填体（7）的强度达到原岩应力后，利用连采机（10）采用水平回收的方式进行房式煤柱（5）的回收，回收的顺序呈“十”字穿梭状；
f．在回采后的房式煤柱（5）区域内先浇筑人工矿柱（6），然后采用抛矸机（8）对房式煤柱（5）区域进行抛矸充填，在工作面同时实现“前方采煤，后方充填”。
3.根据权利要求2所述的固体充填协同人工矿柱回收房式煤柱方法，其特征在于：所述浇筑的多个人工矿柱（6）的间隔距离为15-17m，最佳距离为16m。
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