专利名称：利用矸石置换村庄下压煤的开采方法
技术领域：
本发明涉及一种采煤方法，尤其适用于村庄下压煤的矸石充填采煤方法。
背景技术：
我国“三下”(建筑物下“简称‘建下’”、铁路下、水体下)积压着大量的煤炭资源。据统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”压煤就达137.9亿t，其中建下94.68亿t，占总压煤量的69％。由于地下开采所产生的地表移动变形使建筑物受到拉伸、压缩和弯曲等附加力的作用，当这些附加力产生的变形超过建筑物允许的变形时，建筑物将遭到不同程度的破坏，有时甚至会倒塌。如何安全、经济的开采上述煤炭资源，已成为煤矿区急需解决的问题之一。
同时，煤炭生产中伴随着大量的固体废弃物矸石的排放，其传统的处理方式是由井下提至地表堆积，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”矸石山。据不完全统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿t的速度增加。排放矸石对人类的生存环境和条件带来很大的威胁与危害，主要表现在侵占土地；污染环境；危害人类安全。
因此，如何在保证地表建筑物安全的前提下，解决村庄下压煤的开采和矸石(包括自井下岩石及煤-岩巷道、硐室掘进所出矸石与地面洗选矸石)的井下处理问题已成为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利用矸石置换村庄下压煤的开采方法。
本发明所述的利用矸石置换村庄下压煤的开采方法是(1)根据村庄下压煤的埋深、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个村庄下压煤中均匀布置矸石充填巷；(2)对均匀布置的矸石充填巷先掘进采煤，然后依次对采出煤炭的巷道由内向外充填矸石。
所述矸石充填巷的巷宽为4.5～5.0m，巷高与煤层厚度相同，充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。
所述对均匀布置的矸石充填巷的掘进先从一侧的第一个矸石充填巷开采，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时对距离本条充填巷25～35m处掘进另一矸石充填巷，依此开采和充填，直至村庄下压煤的另一侧；然后再从一侧的第二条开始，重复上述掘进与充填顺序，进行矸石与煤炭的置换，直至完成村庄下压煤所有矸石充填巷的掘进开采与矸石充填。
本发明的有益效果是(1)利用矸石置换村庄下压煤的煤炭资源，实现充填区域煤炭回收率不低于50％。
(2)控制地表的变形一定的范围内，以保证地面村庄等的安全使用。
(3)实现矿井全部掘进矸石、部分地面矸石于井下充填处理，地表不新堆矸石山。
(4)实现矸石井下处理费用低于地面处理，且充填巷(以4.0×5.0m计)的综合效益不低于9000.0元/m。
(5)消除了地面矸石山、减少侵占农田、减少对大气和环境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人类的事故隐患；而且可以将矸石直接井下充填作为地下结构支撑体，在解决或降低地面沉降和塌陷问题的基础上，实现回收部分建筑物下的煤炭资源；为进一步促进环境保护、节省土地、增加煤炭资源利用率起到了积极推动作用。
图1是本发明矸石充填采煤巷布置及开掘顺序剖面示意图。
图2是本发明矸石充填采煤巷布置及开掘顺序平面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述图1所示，根据村庄下压煤的埋深、覆岩结构及地表e建筑物要求的保护等级(依据国家煤炭工业局2000年颁布的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》)，在每个村庄下压煤中均匀布置矸石充填巷a。对均匀布置的矸石充填巷a先掘进采煤，然后依次对采出煤炭的巷道由内向外充填矸石。设置矸石充填巷a的断面为矩形，巷宽为4.5～5.0m，巷高与煤层厚度相同，充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。对充填巷的开掘顺序进行合理安排，对均匀布置的矸石充填巷的掘进先从一侧的第一个矸石充填巷开采，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时对距离本条充填巷25～35m处掘进另一矸石充填巷，依此开采和充填，直至村庄下压煤的另一侧；然后再从一侧的第二条开始，重复上述掘进与充填顺序，进行矸石与煤炭的置换，直至完成村庄下压煤所有矸石充填巷的掘进开采与矸石充填。矸石充填巷a的布置及其开掘顺序如图2所示，图中1、2、3、4、5、6、7、8、9为充填巷的位置与开掘顺序。置换开采先进行矸石充填巷a的掘进，待其掘进完毕并拆除掘进期间所用设备后，再进行矸石充填设备布置，由里向外逐步进行矸石充填处理。待充填至矸石充填主巷C后，用水泥筑墙进行封堵。
矸石充填过程矸石矿车经推车机推入翻车机，翻车机翻矸存放到矸石仓，由矸石仓下口入给料机，将矸石转载到胶带运输机上运至矸石充填主巷C，由充填机充填到采空的矸石充填巷内。
权利要求
1.利用矸石置换村庄下压煤的开采方法，其特征在于(1)根据村庄下压煤的埋深、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个村庄下压煤中均匀布置矸石充填巷；(2)对均匀布置的矸石充填巷先掘进采煤，然后依次对采出煤炭的巷道由内向外充填矸石。
2.根据权利要求1所述的利用矸石置换村庄下压煤的开采方法，其特征在于所述矸石充填巷的巷宽为4.5～5.0m，巷高与煤层厚度相同，充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。
3.根据权利要求1或2所述的利用矸石置换村庄下压煤的开采方法，其特征在于所述对均匀布置的矸石充填巷的掘进先从一侧的第一个矸石充填巷开采，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时对距离本条充填巷25～35m处掘进另一矸石充填巷，依此开采和充填，直至村庄下压煤的另一侧；然后再从一侧的第二条开始，重复上述掘进与充填顺序，进行矸石与煤炭的置换，直至完成村庄下压煤所有矸石充填巷的掘进开采与矸石充填。
全文摘要
本发明利用矸石置换村庄下压煤的开采方法，根据村庄下压煤的埋深、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个村庄下压煤中均匀布置矸石充填巷；对均匀布置的矸石充填巷先掘进采煤，然后依次对采出煤炭的巷道由内向外充填矸石。利用矸石置换村庄下的煤炭资源，实现矸石置换开采区域煤炭回收率不低于50％；控制地表的变形一定的范围内，以保证地村庄的安全使用；实现矿井全部掘进矸石、部分地面矸石于井下充填处理，地表不新堆矸石山。实现矸石井下处理费用低于地面处理，且充填巷的综合效益不低于9000.0元/m。消除了地面矸石山、减少侵占农田、减少对大气和环境污染、消除矸石山坍塌或引爆等危及人类的事故隐患。
文档编号E21F15/00GK1952349SQ20061009759
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者缪协兴, 张吉雄, 徐金海, 茅献彪, 浦海 申请人:中国矿业大学