CN117386367A - 一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，属于采煤技术领域。包括：不需要重启旧采区的生产系统，在大巷内向封闭的条带采空区内钻孔探测内部危险源；对采空区内的潜在危险源进行排除；对条带采空区采用末煤膏体材料进行逐级充填，直至充满整个采空区条带，使覆岩由煤柱和充填体协同承载；待充填体达到设计强度后，在原两条带工作面间的保护煤柱内新掘顺槽，并在采空区远离大巷的边缘开掘切眼，形成新的生产系统；在采区内采用后退式综采，边回采边充填，直至回收完整个条带采空。本发明建立新的生产系统，可避免重启采空区带来的大面积顶板垮落和自然发火问题；条带采空区选用末煤充填材料，可用综采将充填体与煤柱一同回收，提高煤柱回收效率。

Description

一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法

技术领域

本发明涉及采煤充填技术领域，具体涉及一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法。

背景技术

早期煤炭开采由于技术、地理位置等因素选择使用条带开采方法，随着时间的推移，这类条带采空区存在大面积塌陷安全隐患问题。目前条带采空区复采通常采用膏体充填复采条带采空区，通过井下重启采空区，恢复条带老采空区通风系统，然后逐条充填老采空条带，再回收充填条带之间的条带煤柱。但是，在井下直接揭开密闭条带老采空区过程中，可能出现大面积塌陷事故，缺少有效的预防措施，安全风险大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其可以对采空区遗煤进行复采，且充填及采掘过程安全可靠。

为实现上述目的，本发明的一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，包括以下步骤为：

步骤S1、不重启采区的原生产系统，在大巷保护煤柱向采空区内打水平定向探测钻孔，钻孔钻进到采空区后，排除采空区内危险源；

步骤S2、沿大巷方向将采空区划分成三个区域，打设充填钻孔，然后进行逐级充填，以末煤作为充填材料，使末煤膏体充满采空区，形成充填体；

步骤S3、当采空区内充填体达到设计强度后，沿原工作面间保护煤柱内掘出新的顺槽，并在采空区远离大巷的边缘布置开切眼，放置综采充填设备，形成一套新的综采充填采煤系统；

步骤S4、当整个生产系统布置完成后，进行后退式回采，在回采后使用煤矿固废膏体材料充填新产生的采空区，充填时保留顺槽，供下个采区工作面使用，直至采完整个条带采空区。

进一步地，在步骤S1中，定向探测钻孔在大巷保护煤柱段设置注浆封闭的套孔段。

进一步地，在步骤S1中，所述排除采空区内危险源，具体包括：

首先探测采空区CO、CO₂、O₂气体的含量和温度参数，若检测采空区有自燃发火倾向，通过钻孔向采空区内注惰性气体等灭火；

若采空区内发现积水，通过观测孔疏水降压到工作面底板与水平探测孔高差范围内，再钻近底板钻孔进一步疏防水。

进一步地，在步骤S2中，所述逐级充填，具体包括：将采空区分为三个区域，分三个阶段充填，

第一阶段，在第一区域内打设一阶段充填钻孔，沿一阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的一阶段充填接顶区和一阶段充填未接顶区；

第二阶段，在第二区域内打设二阶段充填钻孔，沿二阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的二阶段充填接顶区和二阶段充填未接顶区；

第三阶段，在第三区域内打设三阶段充填钻孔，沿三阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的三阶段充填接顶区；整个采空区完全接顶，采空区内充填体与条带煤柱相互嵌合形成整体，共同承载上部覆岩。

本发明的有益效果是：

(1)不必重启旧的采区系统，可防止发生大面积塌陷、自然发火等安全事故；

(2)能够安全、高回采率回收残留煤柱资源，延长矿井服务年限，增加劳动就业机会；

(3)即采出了地下遗留煤炭资源，又给企业带来经济效益；

(4)将遗留下的条带采空区完全充填，避免了土地沉陷等带来的灾害。

附图说明

图1是条带采空区充填复采流程图；

图2是条带采空区示意图

图3是三阶段逐级充填示意图；

图4是新掘巷道示意图；

图5是综采充填示意图；

图中，1-运输大巷；2-两采煤工作面间煤柱；3-联络巷隔离墙；4-采区条带煤柱；5-条带采空区；6-联络巷；7-探测孔；8-水平定向钻机；9-一阶段充填孔；10-一阶段充填接顶区；11-一阶段充填未接顶区；12-二阶段充填接顶区；13-二阶段充填孔；14-二阶段充填未接顶区；15三阶段充填接顶区；16-三阶段充填孔；17-第一顺槽；18-新掘开切眼；19-第二顺槽；20-采煤工作面充填支架；21-充填后的采空区。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其步骤为：

步骤S1、如图2所示，条带采空区内为两采煤工作面间煤柱4与条带采空区5相间的分布状态，各采区之间被工作面间煤柱2隔开，用联络巷6相连，其中最下方为运输大巷1，由于采空区废弃已久，其出入口及采区间联络巷均被隔离墙3封堵，整个采空区处于封闭状态。

本发明不需要重启采区的生产系统，仅在大巷1中通过30m保护煤柱向采空区打水平定向钻孔7，钻孔在大巷保护煤柱段设置注浆封闭的套孔段，然后再继续钻进到采空区，钻孔钻进到采空区后，对采区内的情况进行探查，并排除安全隐患。首先探测采空区CO、CO2、O2等气体的含量和温度参数，如果检测表明采空区有自燃发火倾向，通过钻孔向采空区内注惰性气体等灭火；如果采空区内发现积水，通过观测孔疏水降压到工作面底板与水平探测孔高差范围内，再在适当位置钻近底板钻孔进一步疏防水。

步骤S2、如图3所示，从大巷向在采空区一侧打充填钻孔9，向采空区内充填末煤充填材料，因充填材料具有一定的流动性，当采空区充填一侧充满接顶后，形成一阶段充填接顶区10，另一侧存在不接顶区域，即一阶段充填未接顶区11。然后在采空区中间打二阶段充填钻孔13进行二阶段充填，充填完成后形成二阶段接顶区12和二阶段未接顶区14。最后在采空区另一侧打三阶段充填钻孔16，在充填完成后形成三阶段充填接顶区15，至此采空区充填工作完成。

步骤S3、如图4所示，当充填体达到强度后，在原来的两采煤工作面间保护煤柱2内掘进新的第一顺槽17和第二顺槽19，在采区边界掘开切眼18，在18内布置充填支架，采煤机，刮板输送机等。

步骤S4、如图5所示，进行后退式回采，用煤矿固废膏体材料充填回开采后的采空区内，形成充填后的采空区21。

本方法先用末煤作为充填材料进行条带间的采空区充填，与条带煤柱合为一体，由于末煤可以回收利用，因此，其与条带煤柱一起开采出来，进行利用。待开采完成后，形成的新的采空区再用另外一种充填体，即固废膏体材料进行二次充填，对顶板进行支撑。一方面可以实现安全复采，另一方面开采后的二次充填可以防止地面塌陷。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其特征在于，包括以下步骤为：

步骤S1、不重启采区的原生产系统，在大巷保护煤柱向采空区内打水平定向探测钻孔，钻孔钻进到采空区后，排除采空区内危险源；

步骤S2、沿大巷方向将采空区划分成三个区域，打设充填钻孔，然后进行逐级充填，以末煤作为充填材料，使末煤膏体充满采空区，形成充填体；

步骤S3、当采空区内充填体达到设计强度后，沿原工作面间保护煤柱内掘出新的顺槽，并在采空区远离大巷的边缘布置开切眼，放置综采充填设备，形成一套新的综采充填采煤系统；

步骤S4、当整个生产系统布置完成后，进行后退式回采，在回采后使用煤矿固废膏体材料充填新产生的采空区，充填时保留顺槽，供下个采区工作面使用，直至采完整个条带采空区。

2.根据权利要求1所述的一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其特征在于，在步骤S1中，定向探测钻孔在大巷保护煤柱段设置注浆封闭的套孔段。

3.根据权利要求1所述的一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其特征在于，在步骤S1中，所述排除采空区内危险源，具体包括：

首先探测采空区CO、CO₂、O₂气体的含量和温度参数，若检测采空区有自燃发火倾向，通过钻孔向采空区内注惰性气体等灭火；

若采空区内发现积水，通过观测孔疏水降压到工作面底板与水平探测孔高差范围内，再钻近底板钻孔进一步疏防水。

4.根据权利要求1所述的一种遗留条带煤柱多次充填长壁综采方法，其特征在于，在步骤S2中，所述逐级充填，具体包括：将采空区分为三个区域，分三个阶段充填，

第一阶段，在第一区域内打设一阶段充填钻孔，沿一阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的一阶段充填接顶区和一阶段充填未接顶区；

第二阶段，在第二区域内打设二阶段充填钻孔，沿二阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的二阶段充填接顶区和二阶段充填未接顶区；

第三阶段，在第三区域内打设三阶段充填钻孔，沿三阶段充填钻孔方向进行充填，充填完成后，形成垂直于大巷方向的三阶段充填接顶区；整个采空区完全接顶，采空区内充填体与条带煤柱相互嵌合形成整体，共同承载上部覆岩。