[發明專利]一種柱旁雙側全部充填復采殘采區遺留煤柱的方法

有效

• 申請號: 201510912911.6
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105422099B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 馮國瑞;白錦文;戚庭野;郭育霞;李振;杜獻杰;劉國艷;牛利凱;康立勛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/08
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種柱旁雙側全部充填復采殘采區遺留煤柱的方法，該發明在勘探查明殘采區遺留煤柱和柱采區域分布位置與尺寸等的基礎上，采用分段柱旁雙側全部充填的方法依次側護殘采區遺留煤柱，在柱旁雙側充填體中掘進運輸順槽和回風順槽，并布置短壁機械化工作面復采殘采區遺留煤柱。該發明充分利用了殘采區遺留煤柱，不僅減緩了煤炭資源有限性及其消費需求無限性之間的矛盾，而且避免了柱式體系開采遺留煤柱在長期蠕變作用下發生的瞬時失穩或“多米諾骨牌”失穩等動力災害的發生，同時也利用柱旁雙側充填體保障了殘采區遺留煤柱的安全復采。

技術領域

本發明涉及煤炭開采技術領域，尤其是涉及一種柱旁雙側全部充填復采殘采區遺留煤柱的方法，主要適用于殘采區遺留煤柱的安全開采。

背景技術

近年來，殘采區遺留煤柱的復采越來越成為人們關注的焦點，其具有良好的開采價值。復采殘采區遺留煤柱可以減緩煤炭資源有限性及其消費需求無限性的矛盾，不僅可以提高煤炭資源的采出率、提升企業經濟效益，而且可以延長礦井服務年限、促進可持續發展。

由于技術、經濟等因素的制約，我國一些煤礦為追求短期利益，出現了煤炭資源開采的采厚棄薄、采肥丟瘦、采優棄劣等現象，導致許多塊段煤柱的棄采；同時，為防止或減小開采活動對地面建筑物、水體和鐵路等的損害，許多礦區普遍采用柱式體系開采來維持采場覆巖的穩定性，進而使得大量殘采區遺留煤柱的形成。

隨著遺留煤柱的棄采與形成，采場應力因遺留煤柱側向應力的解除而重新分布。這樣遺留煤柱的受力狀態就會由原來均勻分布的載荷變為相對集中分布的載荷。遺留煤柱在長期集中應力、采空區積水以及自燃發火等因素的耦合作用下，會由表及里發生蠕變破裂，進而使其有效承載面積逐漸減小、強度逐漸弱化，并引發集中應力的再次分布而進一步減小遺留煤柱彈性核區的寬度。當遺留煤柱的有效承載面積繼續減小到其極限承載面積時，就會發生瞬間性的坍塌破壞。此時，遺留煤柱的瞬時失穩產生的破壞波可能會轉移擴散到鄰近煤柱，可能引發遺留煤柱群“多米諾骨牌”式的失穩破壞，進而引發沖擊地壓等動力災害，并帶來地表沉陷以及建筑物、鐵路與水體等的損傷破壞。

綜上，亟需尋找一種安全、科學、高效復采殘采區遺留煤柱的方法，進而防止柱式體系開采遺留煤柱在長期蠕變作用下動力災害的發生，并充分利用遺留煤炭資源來減緩煤炭資源有限性及其消費需求無限性之間日益突出的矛盾。

發明內容

本發明旨在提供一種柱旁雙側全部充填復采殘采區遺留煤柱的方法，能有效防止柱式體系開采遺留煤柱在長期蠕變作用下發生的瞬時失穩或“多米諾骨牌”失穩等動力災害的發生，充分利用遺留煤炭資源來提高煤炭資源采出率、提升企業經濟效益、延長礦井服務年限、促進可持續發展。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供的一種柱旁雙側全部充填復采殘采區遺留煤柱的方法，包括以下步驟：

（1）結合礦井原有地質、技術資料，勘探查明殘采區遺留煤柱和柱采區域的分布位置，繪制殘采區遺留煤柱和柱采區域的分布形態圖，了解柱采區域覆巖的垮落狀況，調研柱采區域中礦井水積聚與有害氣體的賦存狀況；

（2）配制充填漿液或膏體，在充填泵的作用下采用柱旁雙側全部充填的方式將漿液或膏體均勻注入殘留煤柱兩側的柱采區域中，待其凝固硬化后對殘采區遺留煤柱產生側護作用，并減小柱采區域中礦井水與有害氣體對安全復采的威脅；

（3）待柱旁雙側充填體凝固硬化達到穩定以后，沿著遺留煤柱的邊緣，在柱旁雙側充填體中依次掘進運輸順槽和回風順槽，使形成完整的運輸系統和通風系統；

（4）布置短壁機械化復采工作面，采用后退式垮落法或后退式充填法復采殘采區遺留煤柱；

（5）待步驟（4）中遺留煤柱開采完畢，重復步驟（2）~（4）的施工工藝，采用柱旁雙側全部充填的方式依次充實鄰近柱采區域，并逐漸復采鄰近遺留煤柱。