一种煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法与流程

本发明属于一种煤岩层开采领域，涉及一种煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法。

背景技术：

目前，我国各矿区均有不同程度的“三下”压煤问题。据不完全统计，我国的生产矿井“三下”压煤达137.9亿t。长期煤矿开采产生了大量的煤矸石等矿山废弃物，目前全国历年堆放的累计堆放的煤矸石约45亿t，且堆积量还以每年1.5亿t－2.0亿t的速度增加，对大气、水源和土壤造成不同程度的污染。“三下”压煤开采和煤矸石等矿山废弃物处理，是煤矿开采目前迫切需要解决的问题，也是解决经济发展与资源枯竭矛盾的主要途径之一。

利用煤矿固体废弃物进行井下充填开采，是一种集“减沉”与“减排”为一体的新型环境相容开采技术措施，是煤矿“三下”开采和“绿色”开采有效技术途径之一。目前煤矿充填开采减沉效果较好的是膏体充填，而传统的膏体充填开采采用采空区全部充填，存在着充填工作面采充矛盾比较突出,充填工作面产量较低，回采效率差等问题,是许多煤矿使用膏体充填开采的主要技术瓶颈。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法，包括以下步骤：

步骤1，工作面回采前，在工作面上方掘进注浆巷；

步骤2，充填区1实施膏体充填开采；

步骤3，未充填区2运输巷实施沿空留巷；

步骤4，注浆巷在未充填区2布置注浆钻孔；

步骤5，工作面推进一定距离后，在注浆巷向未充填区2实施注浆充填；

步骤6，重复步骤2-步骤5，直至开采区开采完毕。

优选地，所述步骤1的具体步骤为：根据矿井的实际煤层地质条件，计算条带充填开采的充填区1和未充填区2的宽度，进行条带充填开采方案设计，确保未充填区2直接顶不发生垮落。

优选地，所述步骤2的具体步骤为：利用地表建立膏体充填站，通过充填管路对设计的充填区1进行膏体充填；干线充填管路3为双层耐磨金属管，铺设在回风巷的底板，工作面充填管4为高压钢丝缠绕胶管，铺设在充填液压支架5底座上，充填液压支架可选用专利号为201620065519.2的“一种采空区充填液压支架”，工作面每隔一定距离布置充填布料管6，为特塑钢复合管dn150，一端与工作面充填管4相连，一端伸入采空区用于充填，并安装胶管阀7控制充填，膏体材料为煤矸石、粉煤灰、水泥、速凝剂和水配比而成。所述充填材料采用质量比为62-68％的煤矸石、5-10％的粉煤灰、5-10％的水泥、19-23％的水和0.5-2％的速凝剂配成的膏体。

优选地，所述步骤3的具体步骤为：在未充填区2沿工作面运输巷安设好沿空留巷充填模板，随工作面推进通过胶管阀控制靠近运输巷的充填布料管进行沿空留巷充填。

优选地，所述步骤4的具体步骤为：当工作面进行下一个充填区1充填工作时，在注浆巷道未充填区2上布置注浆钻孔，注浆钻孔以一定角度呈扇形分布,且其深度达到采空区,套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且套管内安装注浆耐磨胶管8；耐磨胶管与注浆主管路9相连，并安装胶管阀10控制注浆，注浆主管路9布置在注浆巷道底板上。

优选地，所述步骤5的具体步骤为：当工作面进行下一个未充填区回采时，沿运输巷到回风巷的方向通过胶管阀10顺序控制向采空区依次进行注浆工作，浆体选用与工作面充填相同的膏体材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明所涉及的煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法，是在充填液压支架的保护下，通过膏体条带充填，并利用注浆巷道向未充填区域注浆充填的组合充填开采方法；本发明方法可以解放“三下”压煤，提高煤炭采出率，并可解决煤矸石/粉煤灰等矿山/电厂废弃物的排放问题。

(2)本发明方法利用注浆巷道向未充填区域注浆，不影响工作面回采，有利于缓解采充矛盾，提升回采效率。

(3)本发明方法运输巷采用沿空留巷，可作为下一个工作面的回风巷，有利于减少煤柱损失，提高煤炭产量。

附图说明

图1是本发明所涉及的煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采的平面示意图；

图2是本发明所涉及的煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采的a-a面示意图；

图3是本发明所涉及的煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采的b-b面示意图；

其中，1为充填区，2为未充填区，3为干线充填管路，4为工作面充填管，5为充填液压支架，6为充填布料管，7为装胶管阀，8为注浆耐磨胶管，9为注浆主管路，10为胶管阀10。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。

实施例

本实施例涉及一种煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法，包括以下步骤：

步骤1，在工作面回采前，提前在工作面上方掘进一条注浆巷道；

步骤2，根据矿井的实际煤层地质条件，如图1、图2、图3所示：计算条带充填开采的充填区1和未充填区2的宽度，进行条带充填开采方案设计，确保未充填区3直接顶不发生垮落；条带充填开采方案设计的过程可参照现有技术中公开的方法计算。

步骤3，利用地表建立膏体充填站，通过充填管路对设计的充填区1进行膏体充填。干线充填管路3选用双层耐磨金属管，铺设在回风巷的底板，工作面充填管4选用高压钢丝缠绕胶管，铺设在充填液压支架5底座上，充填液压支架可选用专利号为201620065519.2的“一种采空区充填液压支架”，工作面每隔一定距离布置充填布料管6，选用特塑钢复合管dn150，一端与工作面充填管4相连，一端伸入采空区用于充填，并安装胶管阀7控制充填，充填材料采用质量比为62～68％的煤矸石、5～10％的粉煤灰、5～10％的水泥、19～23％的水和0.5～2％的速凝剂配比而成。

步骤4，在未充填区2沿工作面运输巷安设好沿空留巷充填模板，随工作面推进通过胶管阀控制靠近运输巷的充填布料管进行沿空留巷充填。

步骤5，当工作面进行下一个充填区1充填工作时，在注浆巷道未充填区2上布置注浆钻孔，注浆钻孔以一定角度呈扇形分布,且其深度达到采空区,套管通过水泥浆与注浆钻孔胶结在一起，且套管内安装注浆耐磨胶管8，耐磨胶管与注浆主管路9相连，并安装胶管阀10控制注浆，注浆主管路9布置在注浆巷道底板上。

步骤6，当工作面进行下一个未充填区回采时，沿运输巷到回风巷的方向通过胶管阀10顺序控制向采空区依次进行注浆工作，浆体选用与工作面充填相同的膏体材料。

步骤7，以此类推，重复上述步骤，直至煤层开采完毕。

本发明所涉及的煤矿采空区膏体条带注浆组合充填开采方法，是在充填液压支架的保护下，通过膏体条带充填，并利用注浆巷道向未充填区域注浆充填的组合充填开采方法；本发明方法可以解放“三下”压煤，提高煤炭采出率，并可解决煤矸石/粉煤灰等矿山/电厂废弃物的排放问题。本发明方法利用注浆巷道向未充填区域注浆，不影响工作面回采，有利于缓解采充矛盾，提升回采效率。本发明方法运输巷采用沿空留巷，可作为下一个工作面的回风巷，有利于减少煤柱损失，提高煤炭产量。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。