一种台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法与流程

文档序号:11850155阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)结合资源枯竭型矿井原有地质、技术资料,勘探查明残采区遗留煤柱群和柱采区域的分布位置,绘制残采区遗留煤柱群和柱采区域的分布形态图,调研柱采区域中矿井水积聚与有害气体的赋存状况;

(2)设计台阶式构造充填的基本参数,包括台阶式构造充填体的宽度、高度和层数;

(3)按照步骤(2)中确定的台阶式构造充填参数,构筑并安装台阶式充填模具;

(4)根据残采区遗留煤柱群的受力状态,确定台阶式构造充填体的强度,并配制充填膏体;

(5)在充填泵的作用下,采用柱旁双侧分层充填的方式,将步骤(4)制备的充填膏体均匀注入残采区遗留煤柱两侧的柱采区域中,使其在台阶式充填模具中凝固、硬化,对残采区遗留煤柱产生侧护作用;

(6)布置短壁机械化复采工作面,采用后退式垮落法复采经台阶式构造充填体侧护的残采区遗留煤柱;

(7)待步骤(6)中遗留煤柱开采完毕,重复步骤(4)~(6)的施工工艺,采用台阶式构造充填的方式依次侧护残采区邻近遗留煤柱群,使弃采煤炭资源逐渐安全复采。

2.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的残采区遗留煤柱群为边界煤柱、保安煤柱、构造煤柱、区段煤柱、刀柱煤柱、条带煤柱或房式煤柱的一种或者几种的组合。

3.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(1)中,采用三维激光扫描仪勘探查明残采区遗留煤柱群的宽度、高度、分布区域及其失稳状况,了解柱采区域的分布方位、尺寸及体积,通过钻孔勘探、物理勘探和化学勘探相结合的方法调研柱采区域中矿井水的积聚与有害气体的赋存状况。

4.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(2)中台阶式构造充填体的层数为3~5层;台阶式构造充填体的宽度自下而上依次递减,其中台阶式构造充填体最上层的宽度为最下层宽度的1/3,最上层的宽度为4~6m,最下层的宽度为12~18m;台阶式构造充填体的高度自下而上依次减小,最上层的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/6~1/4,最下层的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/3~1/2。

5.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(3)中台阶式充填模具包由底侧模板、竖直模板和水平模板组成,台阶式充填模具的层数为3~5层,每层由垂直连接的竖直模板与水平模板组成,竖直模板和水平模板的数量按充填模具的层数来确定,最下层的底部设有底侧模板,与其上方的竖直模板垂直连接。

6.根据权利要求5所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的台阶式充填模具由木质三合板钉制或者由钢质材料焊接形成。

7.根据权利要求5所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的水平模板的宽度自下而上依次递减,其中最上层水平模板的宽度为最下层宽度的1/3,最上层水平模板的宽度为4~6m,最下层的宽度为12~18m;竖直模板的高度自下而上依次减小,最上层的高度为残采区遗留煤柱高度的1/6~1/4,最下层的高度为残采区遗留煤柱高度的1/3~1/2;竖直模板和水平模板的厚度为5cm~15cm;底侧模板的宽度为5~15m,厚度为5cm~15cm。

8.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(4)中的充填膏体的骨料选用煤矿采空区矸石、废弃混凝土或碱渣中的一种或几种,胶结料选用水泥、粉煤灰或废弃棉纤中的一种或几种,并辅以水和聚羧酸高效减水剂;充填膏体由骨料:胶结料:聚羧酸高效减水剂:水=60%~75%:8%~10%:2%~5%:15%~25%的质量百分比配制而成,充填膏体的浓度为60%~85%。

9.根据权利要求1所述的台阶式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,步骤(5)中台阶式构造充填体凝固硬化后的强度为5~20MPa。

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