[發明專利]一種凍結房柱式殘采區積水上行復采蹬空煤層的方法

有效

• 申請號: 201911121454.3
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110847955B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 郭軍;文曉澤;馮國瑞;王朋飛;李松玉;錢瑞鵬;郝晨良;閆勇敢;孫強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21C41/18;E21D9/00
• 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

本發明公開一種凍結房柱式殘采區積水復采蹬空煤層的方法，屬于煤炭開采領域。本發明在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明房柱式殘采區煤柱群和空區群分布狀況、殘采區內積水量和積水范圍的基礎上，利用人工制冷技術凍結采空區積水，使液相的水成為具有一定承載能力的冰，充填房柱式殘采區空區，且將采空區中垮落的頂板石塊以及遺留煤柱等均凍結進冰塊，整個采空區被積水凍結成的巨大的冰塊充滿，同時，這個巨大冰塊與殘采區頂底板、煤柱以及采空區邊界圍巖共同形成一個具有一定承載能力的整體，而后進行上覆蹬空煤層開采的特殊開采方法。本發明為上覆蹬空煤層工作面推進提供一個更加穩定的底板環境，有利于回收礦產資源，促進礦產資源可持續發展。

技術領域

本發明涉及一種凍結房柱式殘采區積水上行復采蹬空煤層的方法，涉及煤炭開采技術領域，主要適用于房柱式殘采區上覆蹬空煤層的安全開采。屬于煤礦開采技術領域。

背景技術

隨著社會主義現代化進程的加快，對煤炭需求增長的無限性與不可再生資源的有限性這一矛盾日趨劇烈，這就要求我們提高資源回收率，建設節約型礦區，因此，殘煤復采逐漸得到人們的重視。

受早期開采的影響，現有生產礦區或礦井中，有很多采空區上方都遺棄了一些可采煤層，遺棄的煤炭儲量還相當可觀，隨著開采技術的進步，煤礦殘采區上行開采越來越成為人們關注的焦點。但受先期開采影響，殘采區蹬空煤層及其底板巖層的完整性和穩定性均遭受不同程度的損傷破壞，可能引發礦井災害，影響安全生產。因此，上行開采的先決條件為對殘采區上覆蹬空煤層能否進行安全開采進行可行性評價與判定，除“三帶”判別法、圍巖平衡法、比值判別法和數理分析法等常用的傳統殘采區上行開采可行性判別方法外，CN101109283B從層間巖層結構的角度出發定量判別了蹬空煤層上行開采的可行性；CN103147737A提供了一種上行開采覆巖破壞規律的探測方法，揭示了上行開采過程中覆巖破壞的時空演化規律，解決了上行開采工作面和巷道布置合理確定的問題，保證了上行開采的安全性。所述的各蹬空煤層上行開采可行性判別皆基于層間巖層厚度及其穩定性，通過計算分析，實現對房柱式殘采區上覆蹬空煤層上行開采可行性的預先判別與評價，指導工程實踐。

蹬空煤層由于其下層煤已經回采完畢，下煤層頂板的垮落，使其上覆巖層必然產生變化，對上覆蹬空煤層頂底板巖層穩定性或多或少的造成一定的影響，甚至煤層的結構也可能產生一定的變化。

此外房柱式殘采區逐漸被積水充滿，傳統的膏體充填開采需將采空區積水合理處理，再進行注漿充填，此外對大面積采空區充填，成本較高且施工困難。因此，亟需尋找一種既能合理解決采空區積水，又能加強蹬空煤層下伏房柱式殘采區煤柱穩定性的方法，保障蹬空煤層安全開采。

發明內容

本發明旨在提供一種凍結房柱式殘采區積水復采蹬空煤層的方法。

本發明在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明房柱式殘采區煤柱群和空區群分布狀況、殘采區內積水量和積水范圍的基礎上，利用人工制冷技術凍結采空區積水，使液相的水成為具有一定承載能力的結冰體，充填房柱式殘采區空區，且將采空區中垮落的頂板石塊以及遺留煤柱等均凍結為一個整體，整個采空區被積水凍結成的巨大的冰塊充滿，同時，結冰體與殘采區頂底板、煤柱以及采空區邊界圍巖共同形成一個具有一定承載能力的整體，而后進行上覆蹬空煤層開采的特殊開采方法。

本發明提供了一種凍結房柱式殘采區積水復采蹬空煤層的方法，具體實施方法如下：

（1）判別房柱式殘采區上覆蹬空煤層上行開采的可行性；

（2）結合礦井原有地質、技術資料，煤柱群和空區群的分布狀況，繪制房柱式殘采區煤柱群和空區群的分布形態圖以指導安全生產，此外，探明采空區的積水高度、積水量、水質等；

（3）掘進蹬空煤層的回采巷道，在已經探明的房柱式殘采區端部煤柱上方布置蹬空煤層開切眼，布置蹬空煤層工作面；