[发明专利]一种充填采煤回收遗留煤柱并控制隔水关键层稳定的方法

说明书

本发明公开一种充填采煤回收遗留煤柱并控制隔水关键层稳定的方法，在已采煤房形成的巷道中布置胶结充填泵送装置；利用风积沙为主的胶结充填材料充填两侧采空区，待充填体达到一定承载能力后对遗留煤柱进行回采；煤柱回采后，采用高速动力抛投机与推土机进行采空区风积沙二次充填。本方法可最大限度利用地表天然风积沙材料，并有效控制上覆隔水关键层，为我国西部生态脆弱矿区遗留煤柱的回采与生态环境保护提供新的技术方法。

技术领域

本发明涉及充填采煤回收遗留煤柱领域，并具体涉及一种充填采煤回收遗留煤柱并控制隔水关键层稳定的方法。

背景技术

随着我国煤炭资源的高强度开采，东部矿区煤炭资源的逐渐枯竭，我国西部矿区已成为煤炭资源开采的主体。近些年，国家重点建设的大型煤炭基地主要集中在生态环境十分脆弱、水土流失严重的晋、陕、蒙、宁、甘地区。该区域矿区长期以来一直采用房式采煤法，该方法造成大量煤炭资源浪费，煤炭资源开采率不足40%。另一方面，煤层开采后，由于覆岩的长期作用，易引发煤柱失稳破坏，顶板大面积垮落，造成上部第四系中更新统离石黄土和第三系上新统三趾马红土组成的粘土隔水层破坏，水土流失，加重当地生态脆弱环境的破坏。

充填采煤是近年来发展、应用较为广泛的绿色采煤技术，该技术是一种绿色环保、回收率较高的矿井开采方式，能够使煤矿作业更好地适应当地开采条件，特别是能够有效地避免开采对生态环境的破坏。针对西部矿区矸石、粉煤灰等充填材料短缺，而地表赋存风积沙丰富的条件，如何最大限度的利用地表风积沙材料安全、环保的提高煤炭资源回收率对于当地的经济社会发展具有重要的意义。

因此，针对当地的采矿地质条件，研究一种既能保证安全开采，又能解决房式开采遗留煤柱的回收问题的开采技术已成为当地煤矿开采的重大技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全、高效、资源回收率高的遗留煤柱回收，同时控制隔水关键层稳定的方法。

为实现上述目的，本发明的充填采煤回收遗留煤柱并控制隔水关键层稳定的方法，包括以下步骤：

a．利用风积沙为主的胶结充填材料将首个回采工作面中的采空区进行胶结充填；

b．待步骤a中胶结填充后的胶结充填材料达到一定承载能力与抗变形能力后对上述回采工作面内的遗留煤柱进行回采；胶结充填材料达到一定承载能力与抗变形能力是指胶结充填材料对顶板起到有效支撑作用，在上部载荷作用下胶结充填材料不易产生变形；

c．利用运输设备将步骤b中回采的原煤运送到地面；

d．采用高速动力抛投机对上述遗留煤柱回采后形成的采空区进行风积沙抛投充填，采用推土机将抛投后的风积沙推实，高速动力抛投机与推土机相互配合完成遗留煤柱回采后形成的采空区的充填；

e、重复上述步骤a~d，完成其余回采工作面内遗留煤柱的回采。

进一步地，所述步骤c中，当工作面回采至一定距离L时停止回采，设置隔离保护煤柱，所述的一定距离L是指基本顶的初次来压、垮落步距。

进一步地，所述步骤a中，将首个回采工作面中已采煤房形成的一侧巷道作为运料巷，在运料巷内布置胶结充填泵送装置，风积沙为主的胶结充填材料通过胶结充填泵送装置将运料巷的两侧采空区进行胶结充填。胶结充填材料达到一定承载能力与抗变形能力是指胶结充填材料对顶板起到有效支撑作用，在上部载荷作用下胶结充填材料不易产生变形。

进一步地，所述步骤c中，将首个回采工作面中已采煤房形成的另一侧巷道作为运煤巷，将回采的原煤经过运煤巷运送至地面。

进一步地，所述的风积沙为主的胶结充填材料选用西部地区天然的风积沙配以水泥、粉煤灰及添加剂混合而成。

进一步地，相邻回采工作面之间留设隔离墙。