專利名稱：沙土回填式采煤法的制作方法
技術領域：
沙土回填式采煤法，適用于地下煤炭開采領域或推廣到一切地下固體資源的開采領域。
背景技術：
以神木匯森涼水井礦業(yè)公司為例簡述目前煤炭開采
背景技術：
涼水井煤礦井田境界由25個拐點圈定，東西長10. 89km，南北寬(5_10)km，面積約68. 9285km2。礦井資源儲量 為668. 87Mt，工業(yè)儲量637. 59Mt，設計可采儲量406. 95Mt，礦井生產能力4. 00Mt/a,服務年 限 72. 7a。該礦井含煤6層，設計采用多水平開采，將井田分煤層劃分成10個盤區(qū)。設計礦井采用斜井開拓方式，布置3條井筒(即大巷)，大巷均為矩形斷面，錨噴支護，兩側保護煤 柱各100m，工作面沿3條大巷條帶式布置，作業(yè)面200m，保留煤柱20m。設計礦井采用長壁 式綜合機械化一次采全高采煤法，全部垮落法管理頂板。神華、神東大柳塔煤礦以及榆林東風、人民煤礦在開采方法上與涼水井煤礦大體類似，可采率大體在60% -65%之間。榆林、神木、內蒙古的一些小煤礦，一般是小巷道開 采，開采巷道不足10m，保留煤柱在5m左右，其開采率大體也在60% -65%間。筆者雖不能走遍天下所有煤田，逐一進行實地考察，但以管窺豹，也見得一斑，可 以大膽推斷，目前，我國以至世界煤田的開采，資源的利用率大體在60% -65%間。就現有 的資源開采法，約有35% -40%的資源遺棄地下，不可利用，有的煤田可采率還不足60%。

發(fā)明內容
在人類即將面臨能源危機的當今世界，人們正在為后續(xù)能源發(fā)愁的時候，而今正 在開采的現有能源卻不能充分利用，未嘗不是一件憾事！誠然，地下任何資源的開采，必須 留有支撐物撐起覆蓋層的重量，然而用以支撐的唯一選擇只有煤柱嗎？不然，這只是直接 的辦法而已。我想還可以用別的物質來替代，諸如水泥柱或石墻……當然，無論用什么材料 替代煤柱，都必須付出大量的人力、物力和財力。商品時代的今天，替換煤柱得核算一下成 本和利潤，就混凝土和石墻而言，我想后者比前者要好些。首先，前者的的造價比后者要大 一些，而后者比前者強度更大些，其次，石頭是自然的，比混凝土要耐用的多。但是需要留下 多少的承載墻體才能滿足覆蓋層的重量呢？這恐怕是一個大問題，應該與礦井的垂深、地 質的構造有關，因各礦井的情況不一，所以不可一概而論。為便于說明，以一平方千米的煤田為一計算單位，假定承載墻體為煤田面積的 35%，煤層厚度為6m，開采率為65%，試做估算煤柱換出所能創(chuàng)造的價值(以1. 3噸/m3，450元/噸計)6X 106X35% XI. 3X450 = 1. 2285X 109(元)12. 285 億元。開采煤柱所耗資金(以30元/噸計)6X 106X35% XL 3X30 = 8· 19X107(元)即0· 819億元替代煤柱的石墻所投入的資金(以200元/m3計)6X 106X35% X200 = 4·2Χ108(元)SP :4· 2 億元。即12. 285-0. 819-4. 2 = 7. 266 (億元)
也就是說用石墻替代煤柱，每平方千米的煤田可創(chuàng)造7. 266億元的經濟價值。像 這樣利國利民的好事何樂而不為呢？當然，煤值有好壞，價格有差異，所以利潤也就有所不 同，即便利潤再小一點，我們認為也可為。筆者認為煤柱的替代材料應以造價低廉為要，而石料絕非最廉者。我們先拋開煤 柱支撐覆蓋層重量這種定勢思維，換個角度來看待這個問題如果煤田是露天的，上面沒有 覆蓋層，那么，采煤時還需要留有煤柱嗎？而問題是煤田在覆蓋層下，所以支撐是必須的。 那我們可否這樣假想將煤層和覆蓋土層換位，可否？換句話說，在采煤的過程中，隨時用 砂土或粘土將煤巷填滿夯實，這是否將煤與砂土換位？這種換位不是變戲法，必然要耗費人力、物力和財力。用沙土填充煤巷，除必要的 通道外，其余空間應該填滿夯實，必要時還得輔以石墻。但如何填土，關系著工程的成本和 造價。筆者認為應在煤田頂部打一豎井(土源充足)，通過傳送帶將沙土送入井口，井下 再用傳送帶將沙土送到所需處。(注可能時，在豎井內安裝發(fā)電機組，利用沙土下落的重 力發(fā)電，這樣既可發(fā)電，又可緩減沙土下落的速度，削減其沖量，降低沙土落地時對井下工 具的撞擊；或者用沙土下落的重力將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煤田的資金投入為(以30元/m3計)6Χ106Χ30 = 1·8Χ106(元)艮口 1.8 億元。即12. 285-0. 819-1. 8 = 9. 666 (億元)就是說，用沙土或粘土填充煤巷，Ikm2的煤田可創(chuàng)造的經濟價值為9. 666億元人民 幣。筆者認為用沙土或粘土填充煤巷換出煤柱，不僅僅有比較好的經濟效益，更主要 是有效、合理的使用了地下的有限資源，在原開采的基礎上無異于將資源儲量擴大了一半， 延長了煤田的服務年限；這一采煤法不會留下地下采空的隱患，給人以安全感，正常情況 下，地下巖層一般不會斷裂，哪怕是大面積開采，覆蓋層即使下沉，其幅度也不會太大，而且 是一個緩慢的過程，對地面不會有太大的影響；另外還可避免因采空而直接導致的地表水 位的下降、地表塌陷、礦井坍塌、煤氣中毒、瓦斯爆炸等重大礦難的發(fā)生；為深層資源的再開 采排除了隱患。
具體實施例方式實施方式分兩種情況處理1.對新開采的煤田而言，可根據具體設計的礦井開采 布局，無需另行設計，只是稍作調整，在大巷的設計中，附帶考慮一下回填膠帶的位置。也就 是說大巷應該有一定的寬度，除滿足采煤需求外還要考慮回填膠帶的布置。如果巷道可以 布置回填膠帶時一般應采取邊采煤邊回填的方式，在互不影響作業(yè)的同時盡量使地下采空 區(qū)縮小，越小越安全；如果采煤和回填作業(yè)區(qū)空間較大時，應加強臨時支撐，以保證作業(yè)區(qū) 絕對安全。為減少回填成本，一般應在礦井頂部打一豎井，地表沙土通過膠帶送入豎井，井 下再通過膠帶將沙土傳送到所需回填的部位?；靥顣r一定要將沙土夯實，以保證地面不會沉陷。2.對已經采過的煤田，因井下設備齊全，如安全出口，通風、回風設施以及煤炭提升方式等應有盡有，可以直接利用原有設施，為降低回填成本應采取膠帶傳送，豎井送入的方 法，為安全起見應先將采空區(qū)填滿夯實，然后再開采遺留煤柱，回頭再將煤柱采空區(qū)回填， 均應填滿夯實，應先遠后近較為合理。
權利要求
以石墻替代煤柱，換出地下支撐煤柱，資源儲量的可采率達100％。
2.用沙土回填煤巷，可一次性將資源采全，可采率達100%。
3.用沙土回填式采煤法，可對已經采過的煤田進行二次開采，使資源儲量的利用率達 100%。
4.沙土回填式采煤法，沙土運送一般采用膠帶傳送，豎井送入，既可降低回填成本又可 減少人力投入。
全文摘要
1.最大限度的使用有限資源，現在煤田的可采率大體在60％-65％間，我想將其提高到100％。2.基本思想是梅開二度(換出煤柱)，即使采過的煤田也可以二次開采，相當于將資源儲量擴大一半。若煤層厚度為6m，則1km2的已采煤田亦可再創(chuàng)利潤9億多元人民幣。3.基本方法是以石墻替代煤柱或用沙土回填煤巷(應填滿夯實)，取出支撐煤柱，造福人類。
文檔編號E21C41/16GK101806216SQ20101013896
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權日2010年4月6日
發(fā)明者李鵬飛 申請人:李鵬飛