[发明专利]一种外部支护替代式房式煤柱回收方法

说明书

本发明公开了一种外部支护替代式房式煤柱回收方法，在回收房式煤柱过程中，利用单体支柱挂袋方式在宽高比小于0.6的房式煤柱周围浇筑胶结材料墙，在胶结充填材料墙支护覆岩条件下回采房式煤柱资源，待回采结束后，利用胶结充填材料充填房式煤柱采空区域，待胶结充填材料凝固稳定后回收单体支柱；基于温克尔梁理论建立胶结充填材料墙单独支护覆岩阶段的力学模型，得出胶结充填材料墙支护阶段顶板的位移及受力情况。根据顶板第一强度理论与胶结充填材料墙极限强度判别准则，得到胶结充填材料墙的理论浇筑宽度。本方法可有效回收房式开采遗留煤柱，减少煤炭资源的浪费，且能够实现煤柱上方覆岩保持稳定，避免一系列安全问题的发生。

技术领域

本发明属于煤柱回收技术领域，具体涉及一种外部支护替代式房式煤柱回收方法，尤其适用于煤矿采煤遗留的宽高比小于0.6的房式煤柱替代支护回收。

背景技术

房式煤柱开采在我国西北部地区应用比较广泛，主要集中在陕西、内蒙古、陕西等省份的资源分布较广、地质构造简单、煤层赋存浅的矿区。房式煤柱开采方法具有生产成本低、高效、易管理等优点，但是煤炭采出率低，煤柱存在连锁失稳致灾危险。房式煤柱的安全回收可以提高煤炭资源的利用率，防止煤柱失稳造成严重的灾害事故。

国内传统的煤柱回收方式包括劈柱式回收与仓翼式回收等，这些回收方式效率较低，机械化程度不高；而现有的充填回收煤柱方式，如综合机械化充填回收和抛料充填回收等方式设备和充填物料投入较高，难以普及。

所以，开发一种新型、安全、高效、经济的房式煤柱回收方法已经成为一项亟待解决的重大难题。

发明内容

发明目的：为了实现房式开采后遗留煤柱的安全高效与低成本回收，本发明提供一种操作简单、资源回收率高的外部支护替代式房式煤柱回收方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明中，所述的外部支护替代式房式煤柱回收方法方法，包括如下步骤：在回收宽高比小于0.6的房式煤柱过程中，利用单体支柱挂袋方式在房式煤柱周围一定宽度范围内浇筑胶结充填材料墙，在胶结充填材料墙支护覆岩条件下回采房式煤柱资源，待回采结束后，利用胶结充填材料充填房式煤柱采空区域，待胶结充填材料凝固稳定后回收单体支柱。

一种外部支护替代式房式煤柱回收方法，包括以下步骤：

1)利用单体支柱挂袋方式在房式煤柱外围浇筑胶结充填材料墙，并预留开设有一胶结充填材料墙缺口；

2)在胶结充填材料墙支护覆岩条件下，通过胶结充填材料墙缺口，对内部的房式煤柱进行回采；

3)房式煤柱开采完毕后，封堵胶结充填材料墙缺口，向胶结充填材料墙所围采空区内注入胶结充填材料进行充填；

4)待胶结充填材料凝固稳固后，回收单体支柱。

进一步的，所述房式煤柱的宽高比小于0.6。

进一步的，步骤1)中，基于温克尔梁理论建立胶结充填材料墙单独支护覆岩阶段的力学模型，得出胶结充填材料墙支护阶段顶板的位移及受力情况；并根据顶板第一强度理论与胶结充填材料墙极限强度判别准则，得到胶结充填材料墙的理论浇筑宽度。

进一步的，所述的胶结充填材料墙的宽度计算方法流程如下：

a、截取房式煤柱半平面进行分析，将顶板所受上覆岩层作用力设置为均布载荷q，胶结充填材料墙的地基系数为k，相邻小型房式煤柱间距为c，胶结充填材料墙宽度设置为b，房式煤柱的宽度设置为a，则房式煤柱总宽度为2a，所分析区域内部顶板各段挠曲线微分方程为：

式中，EI—抗弯刚度，N/m；

x—地基表面任一点至半平面坐标原点距离，m；