部分充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法作進一步詳細的說明。
[0033]20世紀(jì)90年代，西山煤電集團白家莊煤礦超越6號煤層而優(yōu)先開采了下部8號煤層。目前，白家莊煤礦6號煤層36703工作面地面位置位于冶峪風(fēng)井西南部山區(qū)，井下位于南坑1001水平七盤區(qū)右翼，左前部為36502工作面采空區(qū)，左后部為未采區(qū)，右部為36701工作面未采區(qū)，下部為38502刀柱式采空區(qū)，屬于典型的刀柱式殘采區(qū)上覆蹬空煤層。8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)煤柱群的穩(wěn)定性嚴重地制約著6號煤層36703工作面蹬空資源上行開采的安全進行。針對上述情況，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施過程作進一步的詳細說明。
[0034]步驟一，采用“三帶”判別法、圍巖平衡法、比值判別法、數(shù)理分析法和授權(quán)公告號為CNlOl 109283B所述的定量判別法，對白家莊煤礦6號蹬空煤層I上行開采的可行性作綜合判別:蹬空煤層I位于層間巖層2的彎曲下沉帶中，結(jié)構(gòu)破壞程度較小，只發(fā)生了整體移動；8號煤層刀柱式殘采區(qū)上方具有能起到平衡作用的厚硬石灰?guī)r，其能保障蹬空煤層I不發(fā)生臺階錯動；蹬空煤層I與8號煤層的采動影響倍數(shù)為6.8 ;上行開采必要的層間距為10.4m，明顯小于蹬空煤層I與8號煤層層間巖層2的厚度27.9m ;蹬空煤層I上行開采符合定量判別法所述的可采情形。綜上，白家莊煤礦8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)上覆蹬空煤層I上行開采是可行的。
[0035]步驟二，根據(jù)原有地質(zhì)、技術(shù)資料知，白家莊煤礦8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)煤柱3群和刀柱式殘采區(qū)空區(qū)4群的寬度分別為5m — 15m和15 — 40m，高度均為3.8m ;采用三維激光掃描儀精準(zhǔn)勘查36502刀柱式殘采區(qū)煤柱3群與刀柱式殘采區(qū)空區(qū)4群的分布方位、尺寸和體積，繪制8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)煤柱3群與刀柱式殘采區(qū)空區(qū)4群的分布形態(tài)圖以指導(dǎo)蹬空煤層I煤炭資源的安全復(fù)采。
[0036]步驟三，在步驟二探查的刀柱式殘采區(qū)端部煤柱上方開始掘進蹬空煤層I的回采巷道，布置蹬空煤層工作面5。
[0037]步驟四，采用套管鉆進技術(shù)(邊鉆進邊下套管)在蹬空煤層工作面5底板由上及下鉆孔，孔直徑d為80mm、孔間距I為12m、孔傾斜角Θ為30°、鉆孔深度h為30— 36m，布置柱旁雙側(cè)全部充填輸送管路6。
[0038]步驟五，按照質(zhì)量百分比為煤矸石/廢棄混凝土:粉煤灰:水泥:減水劑:水=50%:15%:15%:5%:15%的比例，配制濃度為80%的充填膏體，其配制量由步驟二勘探查明的8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)各空區(qū)的分布尺寸和體積確定。
[0039]步驟六，在充填泵的作用下，沿步驟四布置的柱旁雙側(cè)全部充填輸送管路6將步驟五中制備好的膏體均勻注入蹬空煤層I下伏空區(qū)中，使其擴散充實，對8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)端部煤柱產(chǎn)生側(cè)護作用。
[0040]步驟七，推進蹬空煤層工作面5 (推進距離為20—25m)，待開采線推進至下一個刀柱式殘采區(qū)空區(qū)4邊界線前5m時，停止推進蹬空煤層工作面5。
[0041]步驟八，重復(fù)步驟四、五、六和七的施工工藝，采用柱旁雙側(cè)全部充填的方式依次側(cè)護8號煤層36502刀柱式殘采區(qū)煤柱3群，并逐漸采出蹬空煤層I煤炭資源。
[0042]以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明所述技術(shù)實質(zhì)與原理的前提下對上述實施方法作出的任何改進與修潤，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)判別刀柱式殘采區(qū)上覆蹬空煤層上行開采的可行性； (2)結(jié)合礦井原有地質(zhì)、技術(shù)資料，勘探查明蹬空煤層下伏刀柱式殘采區(qū)煤柱群和空區(qū)群的分布狀況，繪制刀柱式殘采區(qū)煤柱群和空區(qū)群的分布形態(tài)圖以指導(dǎo)安全生產(chǎn)； (3)掘進蹬空煤層的回采巷道，布置蹬空煤層工作面； (4)在蹬空煤層工作面底板由上及下鉆孔，布置刀柱式殘采區(qū)空區(qū)群膏體充填的輸送管路； (5)配制充填膏體，在充填泵的作用下沿步驟(4)的輸送管路將制備好的膏體均勻注入刀柱式殘采區(qū)端部空區(qū)中，使其凝固硬化對刀柱式殘采區(qū)端部煤柱產(chǎn)生側(cè)護作用； (6)推進蹬空煤層工作面，待開采線推進至下一個刀柱空區(qū)邊界線前3-8m時，停止推進工作面； (7)重復(fù)步驟(4)、(5)和￠)的施工工藝，采用柱旁雙側(cè)全部充填的方式依次側(cè)護刀柱式殘采區(qū)煤柱群，并逐漸采出蹬空煤炭資源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(I)采用“三帶”判別法、圍巖平衡法、比值判別法、數(shù)理分析法和授權(quán)公告號為CN101109283B所述的定量判別法來綜合判別刀柱式殘采區(qū)上覆蹬空煤層上行開采的可行性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(2)通過調(diào)研礦井原有地質(zhì)、技術(shù)資料查清蹬空煤層下伏刀柱式殘采區(qū)空區(qū)群和煤柱群的寬度、高度，采用三維激光掃描儀精準(zhǔn)探測刀柱式殘采區(qū)空區(qū)群的分布方位、尺寸和體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(3)在步驟(2)探查的刀柱式殘采區(qū)端部煤柱的上方布置蹬空煤層的回采巷道與工作面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟⑷中采用套管鉆進技術(shù)進行鉆孔施工，孔直徑d為60—120mm、孔間距I為5—20m、孔傾斜角Θ為10° — 60°、鉆孔深度h由層間巖層厚度H和鉆孔傾斜角Θ確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(5)中充填膏體按照質(zhì)量百分比為煤矸石/廢棄混凝土:粉煤灰:水泥:減水劑:水=45% —55%:15% —20%:10% —15%:3% —5%: 15% —25%的比例配制而成，其濃度為75% — 85%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(5)中充填膏體的配制量根據(jù)所述步驟(2)勘探查明的刀柱式殘采區(qū)各空區(qū)的分布尺寸和分布體積確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(5)中充填泵的壓力控制在2 — 6MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(6)中蹬空煤層工作面的推進距離為[(a+b)±5]m;其中，a為刀柱式殘采區(qū)空區(qū)的寬度，b為刀柱式殘采區(qū)煤柱的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法，其特征在于，所述的步驟(7)中柱旁雙側(cè)充填體的寬度C等于刀柱式殘采區(qū)空區(qū)的寬度a。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柱旁雙側(cè)全部充填上行復(fù)采蹬空煤層的方法。該發(fā)明在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明刀柱式殘采區(qū)煤柱群和空區(qū)群分布狀況的基礎(chǔ)上，采用柱旁雙側(cè)全部充填的方法依次側(cè)護了蹬空煤層下伏刀柱式殘采區(qū)煤柱群，并逐漸采出蹬空煤炭資源。該發(fā)明在空區(qū)群中形成的柱旁雙側(cè)充填體不僅能對刀柱式煤柱群起到側(cè)護作用，而且能與之形成共同承載體，進而減小煤柱群的應(yīng)力集中程度和蠕變變形，增強長期穩(wěn)定性，避免發(fā)生局部瞬時失穩(wěn)或“多米諾骨牌”式的失穩(wěn)破壞，并最終保障刀柱式殘采區(qū)上覆蹬空煤層的安全開采。
【IPC分類】E21F15-00, E21C41-16
【公開號】CN104832174
【申請?zhí)枴緾N201510116481
【發(fā)明人】馮國瑞, 白錦文, 張玉江, 周小建, 郭軍, 戚庭野, 李典, 賈學(xué)強, 康立勛
【申請人】太原理工大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月17日