本发明涉及采煤,具体涉及一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法。
背景技术:
1、在建筑物下的薄及中厚煤层中采用条带开采是保证地面建筑物安全、解放建筑物下压煤资源的行之有效的开采方式。几十年来,我国煤矿采用条带开采方式在建筑物下压煤资源开采过程中,形成了大面积的条带采空区,同时,也将大量条带煤柱作为上覆岩层的支撑体遗留井下,造成了煤炭资源的浪费。同时,随着时间延长,这些煤柱发生失稳的可能性越来越大,一旦煤柱发生失稳,将造成矿区地震、地表塌陷、房屋破坏等地质灾害。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,通过两次充填,把过去遗留的煤柱资源复采出来,提高煤炭资源回收率,同时可以杜绝由煤柱失稳造成的矿区地质灾害隐患。
2、为实现上述目的,本发明的一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,包括:
3、步骤s1、不重启条带采空区的原采煤系统,从大巷保护煤柱向采空区内打水平定向探测钻孔,钻孔钻进到采空区后,排除采空区内危险源;
4、步骤s2、沿大巷方向将整个采空区划分成三个区域,每个区域打设一个充填钻孔,然后进行逐级充填,使膏体充满条带采空区,形成充填体;
5、步骤s3、采空区内充填体达到设计强度后,沿原工作面间保护煤柱内掘出新的顺槽,并在采空区远离大巷的边缘煤柱内开掘切眼,形成一套新的采煤系统;
6、步骤s4、当整个生产系统布置完成后,采取后退式回采,边采边充,每条遗留煤柱采完后,即对形成的采空区进行膏体充填,直到采完整个条带采空区。
7、进一步地,在步骤s2中,所述逐级充填,具体包括:将采空区分为三个区域,分三个阶段充填,
8、第一阶段,在第一区域内打设一阶段充填钻孔,沿一阶段充填钻孔方向进行充填,充填完成后,形成垂直于大巷方向的一阶段充填接顶区和一阶段充填未接顶区;
9、第二阶段,在第二区域内打设二阶段充填钻孔,沿二阶段充填钻孔方向进行充填,充填完成后,形成垂直于大巷方向的二阶段充填接顶区和二阶段充填未接顶区;
10、第三阶段,在第三区域内打设三阶段充填钻孔,沿三阶段充填钻孔方向进行充填,充填完成后,形成垂直于大巷方向的三阶段充填接顶区;整个采空区完全接顶,采空区内充填体与条带煤柱相互嵌合形成整体,共同承载上部覆岩。
11、进一步地,确定膏体充填材料强度的步骤:假设有m个条带采空区,所有充填体所形成的支撑体系之和不小于上覆岩层的重量,其计算公式为
12、
13、式中,σg为充填体的单轴抗压强度;γ为上覆岩层的平均容重;h为煤层平均埋深;d为一个条带采空区宽度。
14、进一步地,在步骤s2中,各个区域的充填钻孔之间的间距由下式确定:
15、
16、式中,d为水平定向预充填钻孔的间隔距离;l为条带采空区的走向长度;r为膏体材料的扩散半径;α为采空区倾角;[]表示取整操作。
17、本发明的有益效果:
18、(1)本发明采用膏体充填方式,用充填材料充满条带采空区,再把过去遗留下的条带煤柱资源复采出来,并对回采所形成的新空条带继续采用充填法进行充填,进一步提高煤炭资源回收率的同时,又可以杜绝由条带煤柱失稳造成的矿区地质灾害隐患,延长矿井服务年限;
19、(2)同时,由于施工初期所有工作均在大巷内通过水平定向钻孔完成,采空区全部充填完成后沿区段煤柱中部重新开掘回采巷道,保证了井下施工人员的安全。
1.一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,其特征在于,在步骤s2中,所述逐级充填,具体包括:将采空区分为三个区域,分三个阶段充填,
3.根据权利要求1所述的一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,其特征在于,确定膏体充填材料强度的步骤:设有m个条带采空区,所有充填体所形成的支撑体系之和不小于上覆岩层的重量,其计算公式为
4.根据权利要求1所述的一种条带采空区遗留煤柱充填复采方法,其特征在于,在步骤s2中,各个区域的充填钻孔之间的间距由下式确定: