[發明專利]凍結刀柱式殘采區煤柱間積水上行復采蹬空煤層的方法

有效

• 申請號: 201911122440.3
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110761791B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 文曉澤;馮國瑞;郭軍;王朋飛;閆勇敢;錢瑞鵬;郝晨良;孫強;李松玉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00
• 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

本發明公開了一種凍結刀柱式殘采區煤柱間積水上行復采蹬空煤層的方法，屬于煤炭開采技術領域。本發明在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明刀柱式殘采區煤柱群和空區群分布狀況的基礎上，遺留煤柱作為刀柱式殘采區煤柱間積水的隔斷，利用人工制冷技術分段凍結采空區煤柱間積水，使液相的水成為具有一定承載能力的冰，充填采空區空間，將整個采空區以及遺留煤柱通過凍結連接成為一個整體，而后進行上覆蹬空煤層開采的特殊開采方法。該發明較傳統的柱旁膏體充填開采，無需處理刀柱式殘采區煤柱間積水，大大減少工程量，且無需設立地面注漿材料拌和站，進行充填漿液的拌和以及泵送等工作；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刀柱式殘采區煤柱間積水上行復采蹬空煤層的方法，涉及煤炭開采技術領域，主要適用于刀柱式殘采區上覆蹬空煤層的安全開采。

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，中國專利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；中國專利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殘采區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。

刀柱式殘采區煤柱群與上覆蹬空煤層及煤層底板巖層組成一個整體，所以刀柱式殘采區煤柱群的穩定性制約著蹬空煤層上行開采的安全進行。此外，遺留煤柱群之間的刀柱式殘采區空區逐漸被地下水充滿，軟化煤柱與圍巖，影響蹬空開采穩定性。

因此，亟需尋找一種既能加強蹬空煤層下伏刀柱式殘采區煤柱群穩定性的方法又能解決遺留煤柱間積水，保證蹬空煤層安全開采。

發明內容

本發明旨在提供一種凍結刀柱式殘采區煤柱間積水上行復采蹬空煤層的方法，有效解決了刀柱式殘采區煤柱群在蹬空煤層上行開采過程發生局部瞬時失穩的問題。

本發明中，在判別蹬空煤層上行開采可行性、探明刀柱式殘采區煤柱群和空區群分布狀況的基礎上，遺留煤柱作為刀柱式殘采區煤柱間積水的隔斷，利用人工制冷技術分段凍結采空區煤柱間積水，使液相的水成為具有一定承載能力的冰，充填采空區空間，將整個采空區以及遺留煤柱通過凍結連接成為一個整體，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刀柱式殘采區煤柱間積水上行復采蹬空煤層的方法，包括以下步驟：

（1）判別刀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，勘探查明蹬空煤層下伏刀柱式殘采區煤柱群和空區群的分布狀況，繪制刀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；結合礦井生產資料，對刀柱式殘采區空區的積水高度、積水量和水質進行探測；

（3）掘進蹬空煤層的回采巷道，布置蹬空煤層工作面；

（4）在蹬空煤層的回風巷道中布置凍結站，進行巷道中鹽水輸送與回路管道架設；