本發(fā)明涉及一種分層膏體充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)停采線煤柱的方法，屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當前，我國每年45%以上的煤炭產(chǎn)量為厚煤層源的過程中，煤炭資源往往以煤柱的形式被遺留井下。隨著近些年來無煤柱護巷技術(shù)的發(fā)展，區(qū)段煤柱所帶來煤炭損失嚴重的問題得到有效解決，但是關(guān)于停采線煤柱所帶來煤炭損失嚴重的問題還有待解決。

現(xiàn)有可用資源日漸枯竭，能源需求日趨緊張，煤炭作為寶貴的不可再生資源，遺留的煤柱若不借助現(xiàn)有巷道布置系統(tǒng)采出，以后再進行二次采出將花費巨大的代價，有些甚至永久遺棄在井下，造成巨大的資源浪費。因此，復(fù)采現(xiàn)有停采線煤柱對延長礦區(qū)或礦井的壽命，提高資源的回采率，緩減企業(yè)壓力等都具有重要的現(xiàn)實意義。以塔山煤礦8105工作面為例，停采線煤柱寬度達230m，造成煤炭資源的極大浪費，但是停采線煤柱的留設(shè)寬度又將直接影響到主要巷道在使用期間的穩(wěn)定性、可靠性，因而亟待找到一種對特厚煤層停采線煤柱復(fù)采的方法。

特厚煤層停采線煤柱的復(fù)采相對于普通工作面回采，具有安全難保證、成本高等問題，具體技術(shù)難點在于：

（1）煤柱靠經(jīng)采空區(qū)一側(cè)煤層的自燃：由于特厚煤層工作面回采完畢，煤柱靠近采空區(qū)一側(cè)的殘留浮煤較多，浮煤逐漸氧化，自燃發(fā)火傾向增加，影響護巷煤柱復(fù)采的安全生產(chǎn)。

（2）煤柱靠近采空區(qū)一側(cè)瓦斯的集聚：由于特厚煤層工作面回采完畢，采空區(qū)封閉，采空區(qū)后部受到頂板自然垮落且重新壓實，使得煤柱靠近采空區(qū)一側(cè)的瓦斯大量集聚，影響護巷煤柱復(fù)采的安全生產(chǎn)。

（3）煤柱復(fù)采過程中主要巷道的使用安全：由于停采線煤柱的留設(shè)是為了維護主要巷道在礦井使用期間的安全性，因此要保證在停采線煤柱復(fù)采過程中的主要巷道的使用安全。

目前對復(fù)采特厚煤層長壁式采煤法遺留停采線煤柱的研究較少，往往都是集中在中厚煤層房式采煤法遺留煤柱的回收方面。針對大巷煤柱的回收，能夠獲得的現(xiàn)有技術(shù)如中國專利：cn105888665a“大巷煤柱回收方案的設(shè)計方法”提供了一種大巷煤柱回收方案的設(shè)計方法，這項發(fā)明是通過建立三維計算模型對護巷煤柱回收的初步方案進行力學分析和驗證，然后載進行安全性分析、回采率和經(jīng)濟效益分析，該發(fā)明只是對礦井提出的若干護巷煤柱回收方案進行驗證，而并非是具有回收煤柱的實際操作方法；再如中國專利：cn103306720a“一種特厚煤層傾斜分層固體充填采煤方法”提供了一種針對“三下”特厚煤層分層固體充填的采煤方法，并且按常規(guī)的固體充填采煤方法布置巷道及設(shè)備，該發(fā)明主要是要解決“三下”壓煤量過多的問題，從而提出的采煤方法。然而由于停采線煤柱留設(shè)的特殊性，現(xiàn)有的特厚煤層停采線煤柱的復(fù)采還存在一些技術(shù)難題，在現(xiàn)有公開文獻中，還未能獲得相關(guān)復(fù)采方法的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種分層膏體充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)停采線煤柱的方法，通過利用原回采系統(tǒng)的巷道布置方式并加以掘進上分層新巷道，同時借助膏體充填的手段，實現(xiàn)對生產(chǎn)礦井特厚煤層停采線煤柱的復(fù)采，以解決停采線煤柱煤炭損失的嚴重問題。

本發(fā)明提供了一種分層膏體充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)停采線煤柱的方法，包括以下步驟：

（1）根據(jù)礦井資料確定特厚煤層的煤層厚度，進行分層，并確定每一分層的開采厚度；

（2）對原工作面采空區(qū)進行綜合探測，排除存在的安全隱患；

對特厚煤層后部原采空區(qū)進行綜合探測包括：探測采空區(qū)瓦斯含量、探測采空區(qū)積水量、注入阻燃劑放置煤層自燃；

（3）對特厚煤層停采線煤柱上部的分層煤層進行巷道掘進；

上部每一分層煤層在巷道掘進時要在巷道掘進工作面進行探測工作，使得巷道掘進工作面與原工作面采空區(qū)留有2～3m的隔離煤柱；

（4）對特厚煤層原有回采巷道靠近原工作面采空區(qū)的位置進行封堵，同時對原回采巷道加強支護；

（5）選取充填膏體，依次對每一分層煤層進行充填開采；上分層煤層在充填回采的過程中，要為其下部分層煤層鋪設(shè)人工假頂。

上述方案中，步驟（1）中，分層原則為每一分層煤層的厚度為3～5m，且每一分層煤層均采用綜采一次采全高充填采煤法，即采用綜合機械化采煤法，一次開采該分層的全部煤厚并使用膏體充填材料管理后部采空區(qū)的方法。

上述方案中，步驟（2）中，要對特厚煤層后部原采空區(qū)進行綜合探測以探測采空區(qū)瓦斯含量，探測方法包括物探、鉆探，并及時注入氮氣以驅(qū)散采空區(qū)瓦斯等有害氣體。

上述方案中，步驟（2）中，要對特厚煤層后部原采空區(qū)進行綜合探測以探測采空區(qū)積水量，探測方法包括物探、鉆探、化探，若采空區(qū)積水含量高則要對疏排采空區(qū)積水。

上述方案中，步驟（2）中，要對特厚煤層后部原采空區(qū)注入阻燃劑，以防止特厚煤層原工作面殘留浮煤發(fā)生煤層自燃。

上述方案中，步驟（3）中，各分層回采巷道采用內(nèi)錯式布置方式，相鄰兩層的回采巷道之間的距離為d，內(nèi)錯距離d為3～5m。

上述方案中，步驟（4）中，原有特厚煤層回采巷道的封堵位置與原工作面采空區(qū)留有3～4m的隔離煤柱。

上述方案中，步驟（4）中，封堵材料采用矸石或磚塊砌筑，并在表面噴射料漿或涂抹黃泥。

上述方案中，步驟（5）中，人工假頂采用菱形金屬網(wǎng)假頂，網(wǎng)孔尺寸為20mm×20mm。

上述方案中，所述充填膏體按照質(zhì)量百分比為：煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水＝45％—55％：15％—20％：10％—15％：3％—5％：15％—25％的比例，配制成質(zhì)量濃度為75％—85％的充填膏體。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明充分利用特厚煤層原回采巷道作為最下分層煤層的回采巷道，減少巷道掘進率，減少特厚煤層停采線煤柱復(fù)采掘進工程量。

（2）本發(fā)明采用綜采一次采全高分層充填采煤法，有效地防止特厚煤層停采線煤柱復(fù)采過程后上覆巖層的破斷和垮落，從而維護生產(chǎn)礦井的主要巷道在使用期間的穩(wěn)定性。

（3）本發(fā)明通過對原采空區(qū)進行多次綜合探測并及時采取適當方法，有效地防止了礦井安全事故的發(fā)生，保證特厚煤層停采線煤柱復(fù)采的安全可靠。

（4）本發(fā)明減少了特厚煤層停采線煤柱的壓煤量，減少了煤炭資源的浪費，充分釋放了煤炭資源的潛力，提高了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益，緩解煤炭企業(yè)的資源壓力，延長了礦井及礦區(qū)的壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明停采線煤柱復(fù)采分層層數(shù)為2層的巷道布置示意圖；

圖2是圖1中沿a-a剖面圖；

圖3是圖1中沿b-b剖面圖；

圖4是圖1中沿c-c剖面圖；

圖5是本發(fā)明停采線煤柱復(fù)采分層層數(shù)為3層的巷道布置示意圖；

圖6是分層開采內(nèi)錯式巷道布置方式的剖面圖。

圖中1：運輸大巷；2：軌道大巷；3：溜煤眼；4：材料車場；5：斜巷；6：ⅱ分層運輸順槽；7：ⅱ分層軌道順槽；8：原運輸順槽；9：原軌道順槽；10：原工作面采空區(qū)；11：ⅲ分層運輸順槽；12：ⅲ分層軌道順槽；d：內(nèi)錯距離。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例1：

如圖1所示，某礦煤層厚度平均8.35m，煤層平均傾角3°，根據(jù)煤層厚度確定將特厚煤層停采線煤柱分為2層，由下至上分別記作ⅰ、ⅱ，ⅰ號分層煤層厚度4.5m，ⅱ號分層煤層厚度3.85m。

圖2~圖4是圖1中的剖面圖，進一步說明復(fù)采巷道布置。

對原工作面采空區(qū)10進行積水量與積氣量探測。為了防止回采巷道發(fā)生突水事故，要對原工作面采空區(qū)進行疏排水工作；為了防止瓦斯突出及煤層自燃，要對原工作面采空區(qū)注入氮氣及阻燃劑。

封閉原工作面采空區(qū)。原運輸順槽8、原軌道順槽9在距離后部原工作面采空區(qū)約4m位置處，用磚塊封堵原回采巷道，并用黃泥涂抹其表面，并加強該巷道的支護密度與支護強度。

分層聯(lián)合巷道的掘進。從運輸大巷1、軌道大巷2位置底板處掘進ⅱ號分層聯(lián)合溜煤眼3、材料車場4及斜巷5。

ⅱ號分層煤層巷道掘進。沿ⅱ號分層煤層底部掘進ⅱ分層運輸順槽6、ⅱ分層軌道順槽7，ⅱ號分層煤層回采巷道與原回采巷道內(nèi)錯距離為5m。在巷道掘進工作面要時刻進行探測工作，到距離后部原工作面采空區(qū)3m時停止掘進，開切眼，布置復(fù)采工作面。

ⅱ號分層煤層的復(fù)采。對ⅱ號分層煤層采用綜采一次采全高膏體充填采煤法進行復(fù)采，工作面所需材料通過材料車場4進入ⅱ號分層軌道順槽7到達工作面，工作面采出的煤炭經(jīng)ⅱ號分層運輸順槽6到達溜煤眼3。綜采設(shè)備每往前移動一個步距即對ⅱ號分層煤層采空區(qū)及時進行充填，充填膏體按照質(zhì)量百分比為煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水＝50％：15％：15％：5％：15％的比例，配制成質(zhì)量濃度為80％的充填膏體，并通過充填管道進行充填；同時回采過程中在采空區(qū)和回采巷道底板鋪設(shè)20mm×20mm菱形金屬網(wǎng)作為底網(wǎng)，直到回采完畢。待充填膏體充分接頂凝結(jié)再進行ⅰ號分層的復(fù)采。

ⅰ號分層煤層的復(fù)采。在綜采一次采全高充填液壓支架上布置好充填管路，對ⅰ號分層煤層采用綜采一次采全高膏體充填采煤法進行復(fù)采。綜采設(shè)備每往前移動一個步距即對ⅰ號分層煤層采空區(qū)及時進行充填，充填膏體按照質(zhì)量百分比為煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水＝50％：15％：15％：5％：15％的比例，配制成質(zhì)量濃度為80％的充填膏體，并通過充填管道進行充填，直到回采完畢。

通過以上步驟對特厚煤層停采線煤柱進行復(fù)采，減少了特厚煤層停采線煤柱的壓煤量，減少了煤炭資源的浪費。

實施例2：

如圖5所示，某礦煤層厚度平均13.76m，煤層平均傾角3°，根據(jù)煤層度確定將特厚煤層停采線煤柱分為3層，由下至上分別記作ⅰ、ⅱ、ⅲ，ⅰ號分層煤層厚度5m，ⅱ號分層煤層厚度5m，ⅲ號分層煤層厚度3.76m。分層巷道整體內(nèi)錯式布置，ⅲ號分層與ⅰ號分層內(nèi)錯距離約8～10m，ⅱ號分層與ⅰ號分層內(nèi)錯距離約3～5m。復(fù)采順序由上至下分層復(fù)采，其它步驟同上一實施例。