[發明專利]一種膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法

有效

• 申請號: 202011373763.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112502707B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 劉長安;周華強;劉剛;常慶糧;孫曉光;甘建東;魏晶;李亮
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大貝克福爾科技股份有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00;E21F15/02;E21F1/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 裴紅

1.一種膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：確定膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方案；

步驟2：建設膏體充填系統；

步驟3：根據膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方案進行開采；

步驟3中，所述開采包括以下步驟：

步驟3.1：沿井田的第一工作面一側的設計回采巷道位置掘進兩條巷道，分別為第一巷道(1)和第二巷道(2)，連通第一巷道(1)和第二巷道(2)形成全風壓通風，設置第一巷道(1)為進風巷，第二巷道(2)為回風巷；

步驟3.2：采出第一巷道(1)和第二巷道(2)之間的煤炭資源并使用固廢膏體充填采空區，將第一巷道(1)和第二巷道(2)作為第一工作面的回采巷道；

步驟3.3：沿第一工作面另一側的設計回采巷道位置掘進兩條巷道，分別為第三巷道(4)和第四巷道(5)，連通第三巷道(4)和第四巷道(5)形成全風壓通風，設置第四巷道(5)為回風巷，第三巷道(4)為進風巷；

步驟3.4：采出第三巷道(4)和第四巷道(5)之間的煤炭資源并使用固廢膏體充填采空區，將第三巷道(4)作為第一工作面的回采巷道，第四巷道(5)作為第一工作面的切眼；

步驟3.5：連通第三巷道(4)和第二巷道(2)，形成沿空留巷的全風壓通風風路；連通第四巷道(5)和第一巷道(1)，形成第一工作面的全風壓通風風路；

步驟3.6：重復步驟3.3-步驟3.5，完成井田其余工作面的準備；

步驟3.7：進行“三下一上”煤柱(B)以及井田、采區邊角煤柱的膏體充填置換開采；

步驟3.8：進行大巷煤柱(C)和工業廣場煤柱(A)的膏體充填置換開采；

步驟3.9：進行井下巷道底板硬化工程；

步驟3.6中，始終保持第二巷道(2)和連通第二巷道(2)與其余工作面的進風巷的第七巷道(16)為沿空留巷的總回風巷；

步驟3.7中，采用短壁跳采膏體充填法開采，具體步驟為：使用連續采煤機或者綜掘機每采完一個適當長度和適當寬度的窄條帶，在形成的窄條帶兩端頭用移動式隔離裝置將開采后的采空區封閉，再用膏體材料充滿該采空區；采完一個條帶，間隔一定寬度的煤柱再開采下一個條帶并充填，當完成一輪開采后再返回到起點處對剩余煤柱實施下一輪開采并充填，直至采出所有煤炭資源。

2.根據權利要求1所述的膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法，其特征在于，步驟1中，所述開采方案包括以下步驟：

步驟1.1：規劃和估算井田、采區或盤區的設計煤柱量及膏體填充可采出煤柱量，確定總出矸量；

步驟1.2：判定井田、采區或盤區的固廢處置量與充填固廢資源化利用量是否達到平衡；

步驟1.3：使固廢處置量與充填固廢資源化利用量達到平衡，完成膏體預充填置換區段煤柱的全井田無煤柱開采方案設計。

3.根據權利要求2所述的膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法，其特征在于，步驟1.1中，膏體充填可采出煤柱包括工業廣場煤柱(A)、“三下一上”煤柱(B)、大巷煤柱(C)、區段煤柱(D)、切眼保護煤柱(E)和邊角煤柱。

4.根據權利要求3所述的膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法，其特征在于，步驟1.2中，所述平衡的判定公式為：

其中W₁-W_n為每種固廢的產量，噸，η₁-η_n為對應的固廢在充填材料中的使用量，噸/立方米，M為煤柱總資源量，噸，M_b為使用膏體充填無法回收的煤柱資源量和設計損失量，噸，γ為煤的容重，噸/立方米，S為巷道硬化工程量，立方米；

當K1時表示固廢不足，當K1時表示固廢量過剩，當K＝1時表示固廢處置量與充填固廢資源化利用量達到平衡。

5.根據權利要求4所述的膏體預充填置換煤柱的全井田無煤柱開采方法，其特征在于，步驟1.3中，通過調整煤柱設計、巷道底板硬化量、固廢使用種類和調整充填材料配比，使得所述K值趨近于1。