专利名称：沙土回填式采煤法的制作方法
技术领域：
沙土回填式采煤法，适用于地下煤炭开采领域或推广到一切地下固体资源的开采领域。
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以神木汇森凉水井矿业公司为例简述目前煤炭开采
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凉水井煤矿井田境界由25个拐点圈定，东西长10. 89km，南北宽(5_10)km，面积约68. 9285km2。矿井资源储量 为668. 87Mt，工业储量637. 59Mt，设计可采储量406. 95Mt，矿井生产能力4. 00Mt/a,服务年 限 72. 7a。该矿井含煤6层，设计采用多水平开采，将井田分煤层划分成10个盘区。设计矿井采用斜井开拓方式，布置3条井筒(即大巷)，大巷均为矩形断面，锚喷支护，两侧保护煤 柱各100m，工作面沿3条大巷条带式布置，作业面200m，保留煤柱20m。设计矿井采用长壁 式综合机械化一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板。神华、神东大柳塔煤矿以及榆林东风、人民煤矿在开采方法上与凉水井煤矿大体类似，可采率大体在60% -65%之间。榆林、神木、内蒙古的一些小煤矿，一般是小巷道开 采，开采巷道不足10m，保留煤柱在5m左右，其开采率大体也在60% -65%间。笔者虽不能走遍天下所有煤田，逐一进行实地考察，但以管窥豹，也见得一斑，可 以大胆推断，目前，我国以至世界煤田的开采，资源的利用率大体在60% -65%间。就现有 的资源开采法，约有35% -40%的资源遗弃地下，不可利用，有的煤田可采率还不足60%。
发明内容
在人类即将面临能源危机的当今世界，人们正在为后续能源发愁的时候，而今正 在开采的现有能源却不能充分利用，未尝不是一件憾事！诚然，地下任何资源的开采，必须 留有支撑物撑起覆盖层的重量，然而用以支撑的唯一选择只有煤柱吗？不然，这只是直接 的办法而已。我想还可以用别的物质来替代，诸如水泥柱或石墙……当然，无论用什么材料 替代煤柱，都必须付出大量的人力、物力和财力。商品时代的今天，替换煤柱得核算一下成 本和利润，就混凝土和石墙而言，我想后者比前者要好些。首先，前者的的造价比后者要大 一些，而后者比前者强度更大些，其次，石头是自然的，比混凝土要耐用的多。但是需要留下 多少的承载墙体才能满足覆盖层的重量呢？这恐怕是一个大问题，应该与矿井的垂深、地 质的构造有关，因各矿井的情况不一，所以不可一概而论。为便于说明，以一平方千米的煤田为一计算单位，假定承载墙体为煤田面积的 35%，煤层厚度为6m，开采率为65%，试做估算煤柱换出所能创造的价值(以1. 3吨/m3，450元/吨计)6X 106X35% XI. 3X450 = 1. 2285X 109(元)12. 285 亿元。开采煤柱所耗资金(以30元/吨计)6X 106X35% XL 3X30 = 8· 19X107(元)即0· 819亿元替代煤柱的石墙所投入的资金(以200元/m3计)6X 106X35% X200 = 4·2Χ108(元)SP :4· 2 亿元。即12. 285-0. 819-4. 2 = 7. 266 (亿元)
也就是说用石墙替代煤柱，每平方千米的煤田可创造7. 266亿元的经济价值。像 这样利国利民的好事何乐而不为呢？当然，煤值有好坏，价格有差异，所以利润也就有所不 同，即便利润再小一点，我们认为也可为。笔者认为煤柱的替代材料应以造价低廉为要，而石料绝非最廉者。我们先抛开煤 柱支撑覆盖层重量这种定势思维，换个角度来看待这个问题如果煤田是露天的，上面没有 覆盖层，那么，采煤时还需要留有煤柱吗？而问题是煤田在覆盖层下，所以支撑是必须的。 那我们可否这样假想将煤层和覆盖土层换位，可否？换句话说，在采煤的过程中，随时用 砂土或粘土将煤巷填满夯实，这是否将煤与砂土换位？这种换位不是变戏法，必然要耗费人力、物力和财力。用沙土填充煤巷，除必要的 通道外，其余空间应该填满夯实，必要时还得辅以石墙。但如何填土，关系着工程的成本和 造价。笔者认为应在煤田顶部打一竖井(土源充足)，通过传送带将沙土送入井口，井下 再用传送带将沙土送到所需处。(注可能时，在竖井内安装发电机组，利用沙土下落的重 力发电，这样既可发电，又可缓减沙土下落的速度，削减其冲量，降低沙土落地时对井下工 具的撞击；或者用沙土下落的重力将井下的煤提升到地面。)如果此法可行，不妨粗略估算 一下它的成本。沙土或粘土由地表到煤巷填充后Ikm2煤田的资金投入为(以30元/m3计)6Χ106Χ30 = 1·8Χ106(元)艮口 1.8 亿元。即12. 285-0. 819-1. 8 = 9. 666 (亿元)就是说，用沙土或粘土填充煤巷，Ikm2的煤田可创造的经济价值为9. 666亿元人民 币。笔者认为用沙土或粘土填充煤巷换出煤柱，不仅仅有比较好的经济效益，更主要 是有效、合理的使用了地下的有限资源，在原开采的基础上无异于将资源储量扩大了一半， 延长了煤田的服务年限；这一采煤法不会留下地下采空的隐患，给人以安全感，正常情况 下，地下岩层一般不会断裂，哪怕是大面积开采，覆盖层即使下沉，其幅度也不会太大，而且 是一个缓慢的过程，对地面不会有太大的影响；另外还可避免因采空而直接导致的地表水 位的下降、地表塌陷、矿井坍塌、煤气中毒、瓦斯爆炸等重大矿难的发生；为深层资源的再开 采排除了隐患。
具体实施例方式实施方式分两种情况处理1.对新开采的煤田而言，可根据具体设计的矿井开采 布局，无需另行设计，只是稍作调整，在大巷的设计中，附带考虑一下回填胶带的位置。也就 是说大巷应该有一定的宽度，除满足采煤需求外还要考虑回填胶带的布置。如果巷道可以 布置回填胶带时一般应采取边采煤边回填的方式，在互不影响作业的同时尽量使地下采空 区缩小，越小越安全；如果采煤和回填作业区空间较大时，应加强临时支撑，以保证作业区 绝对安全。为减少回填成本，一般应在矿井顶部打一竖井，地表沙土通过胶带送入竖井，井 下再通过胶带将沙土传送到所需回填的部位。回填时一定要将沙土夯实，以保证地面不会沉陷。2.对已经采过的煤田，因井下设备齐全，如安全出口，通风、回风设施以及煤炭提升方式等应有尽有，可以直接利用原有设施，为降低回填成本应采取胶带传送，竖井送入的方 法，为安全起见应先将采空区填满夯实，然后再开采遗留煤柱，回头再将煤柱采空区回填， 均应填满夯实，应先远后近较为合理。
权利要求
以石墙替代煤柱，换出地下支撑煤柱，资源储量的可采率达100％。
2.用沙土回填煤巷，可一次性将资源采全，可采率达100%。
3.用沙土回填式采煤法，可对已经采过的煤田进行二次开采，使资源储量的利用率达 100%。
4.沙土回填式采煤法，沙土运送一般采用胶带传送，竖井送入，既可降低回填成本又可 减少人力投入。
全文摘要
1.最大限度的使用有限资源，现在煤田的可采率大体在60％-65％间，我想将其提高到100％。2.基本思想是梅开二度(换出煤柱)，即使采过的煤田也可以二次开采，相当于将资源储量扩大一半。若煤层厚度为6m，则1km2的已采煤田亦可再创利润9亿多元人民币。3.基本方法是以石墙替代煤柱或用沙土回填煤巷(应填满夯实)，取出支撑煤柱，造福人类。
文档编号E21C41/16GK101806216SQ20101013896
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者李鹏飞 申请人:李鹏飞