[发明专利]一种多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法有效

专利信息
申请号: 201610467787.1 申请日: 2016-06-24
公开(公告)号: CN106150502B 公开(公告)日: 2018-05-04
发明(设计)人: 冯国瑞;白锦文;戚庭野;姜海纳;郭军;刘国艳;王泽华;李振;康立勋 申请(专利权)人: 太原理工大学
主分类号: E21C41/18 分类号: E21C41/18;E21F15/00;C04B28/00
代理公司: 太原市科瑞达专利代理有限公司14101 代理人: 申艳玲
地址: 030024 山西*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: 一种 多级 构造 充填 复采残 采区 遗留 煤柱群 方法
【权利要求书】:

1.一种多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)结合资源枯竭型矿井原有地质、技术资料,勘探查明残采区遗留煤柱群和柱采区域的分布位置,绘制残采区遗留煤柱群和柱采区域的分布形态图,调研柱采区域中矿井水积聚与有害气体的赋存状况;

(2)设计多级梯式构造充填的基本参数,包括多级梯式构造充填体的层数、宽度、垂高、腰角和腰长;

(3)按照步骤(2)中确定的多级梯式构造充填体的参数,构筑并安装多级梯式充填模具;

(4)根据残采区遗留煤柱群的受力状态,确定多级梯式构造充填体的强度,并配制充填膏体;

(5)在充填泵的作用下,采用柱旁双侧分层充填的方式,将步骤(4)制备的充填膏体均匀注入残采区遗留煤柱两侧的柱采区域中,使其在多级梯式充填模具中凝固、硬化,对残采区遗留煤柱产生侧护作用;

(6)布置短壁机械化复采工作面,采用后退式垮落法复采经多级梯式构造充填体侧护的残采区遗留煤柱;

(7)待步骤(6)中遗留煤柱开采完毕,重复步骤(4)~(6)的施工工艺,采用多级梯式构造充填的方式依次侧护残采区邻近遗留煤柱群,使弃采煤炭资源逐渐安全复采。

2.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的残采区遗留煤柱群为边界煤柱、保安煤柱、构造煤柱、区段煤柱、条带煤柱、房式煤柱的一种或者几种的组合。

3.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(1)采用三维激光扫描仪勘探查明残采区遗留煤柱群的宽度、高度、分布区域及其失稳状况,了解柱采区域的分布方位、尺寸及体积,通过钻孔勘探、物理勘探和化学勘探相结合的方法调研柱采区域中矿井水的积聚与有害气体的赋存状况。

4.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(2)中多级梯式构造充填体的层数需根据残采区遗留煤柱的高度和台阶式构造充填体的高度来确定,一般取3~5级;多级梯式构造充填体的垂高h自下而上依次递减,其中最下层梯式构造充填体的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/3~1/2,最上层梯式构造充填体的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/6~1/4;多级梯式构造充填体的底长自下而上依次递减,其中最上层梯式构造充填体的上部底长a为3~8m,最下层梯式构造充填体的下部底长d为9~24m。

5.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述的步骤(2)中多级梯式构造充填体的腰角α自下而上依次递减,其中最下层梯式构造充填体的腰角为45°~75°,最上层梯式构造充填体的腰角为15°~30°;多级梯式构造充填体的腰长l根据垂高h和α来确定,l=h/sinα。

6.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述步骤(3)中的多级梯式充填模具由底侧模板、斜侧模板和水平模板组成,多级梯式充填模具的层数为3~5层,每层由斜侧模板和水平模板连接而成,斜侧模板和水平模板的数量按充填模具的层数来确定,最下层的底部设有底侧模板,与其上方的竖直模板连接。

7.根据权利要求6所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述水平模板的宽度自下而上依次递减,其中最上层的宽度为最下层宽度的1/3,最上层的宽度为3~8m,最下层的宽度为9~24m;斜侧模板的垂高、腰长自下而上依次减小,最下层的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/3~1/2,最上层的垂高为残采区遗留煤柱高度的1/6~1/4;斜侧模板、水平模板的厚度为5cm~15cm;底侧模板的宽度为5~15m,厚度为5cm~15cm;充填模具每层的腰角α自下而上依次递减,其中最下层的腰角为45°~75°,最上层的腰角为15°~30°。

8.根据权利要求1所述的多级梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法,其特征在于,所述步骤(3)中的多级梯式充填模具由木质三合板钉制或者由钢质材料焊接形成。

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