[发明专利]一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法

权利要求书

1.一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）判别房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采的可行性；

（2）结合矿井原有地质、技术资料，煤柱群和空区群的分布状况，绘制房柱式残采区煤柱群和空区群的分布形态图以指导安全生产，此外，探明采空区的积水高度、积水量、水质；

（3）掘进蹬空煤层的回采巷道，在已经探明的房柱式残采区端部煤柱上方布置蹬空煤层的开切眼，布置蹬空煤层工作面；

（4）在步骤（3）所掘蹬空煤层回采巷道中，沿巷道轴向，从煤层底板由上向下钻取一系列垂直钻孔，通过巷道钻孔往采空区积水中下放并布置冻结管路；

（5）在步骤（3）所掘蹬空煤层的回采巷道中布置冻结站，进行巷道中盐水输送与回路管道架设；各冻结管路下放至房柱式残采区积水中时，将一系列温度传感器随同管路一起下放，均匀布置于房柱式残采区积水中，对采空区积水温度进行实时检测；

（6）步骤（5）中在巷道中布置的冻结站开始制冷，通过步骤（4）中下放于房柱式残采区积水中的冻结管回路，由循环盐水置换积水热量，使房柱式残采区中积水进入积极冻结期，积水逐步结冰，利用水随容纳体形状改变以及水结冰体积膨胀的特性，使其结冰的同时充分接顶，残采区结冰后的冰体充当充填体，对掘进蹬空煤层的底板岩层起到支撑作用；

（7）待房柱式残采区积水与后续注水完全凝固结冰后，步骤（4）中的各冻结站减少制冷量，冻结工作进入消极冻结期，保证冰块不会化冻，维持冻结冰体温度恒定维持在-8℃~-10℃；房柱式残采区积水结冰凝固的同时，将房柱式残采区中局部垮落的石块以及遗留煤柱冻结于冰体之中，此外，冰体与残采区顶底板、遗留煤柱以及围岩共同形成一个整体，为上覆蹬空煤层工作面推进提供一个稳定的底板环境；

（8）之后在消极冻结维持的冰体支撑下，上覆蹬空煤层工作面开始向前推进，逐步回采煤炭资源；

（9）在蹬空煤层推进过程中，加强巷道的支护，待回采工作面推进到停采线前100-150m位置时，开始在回采巷道中沿工作面推进方向，逐步停止冻结工作，撤走冻结设备，待结冰体融化后，回撤冻结管路。

2.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于：所述房柱式残采区积水为不与地下暗河连通的积水，所指积水长期水量基本不变，会受到地下水少量补充的同时有小规模流失，但总体水量处于动态稳定状态。

3.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤（1）的可行性判定方法为：将“三带”判别法、围岩平衡法、比值判别法、数理分析法和定量判别法结合起来，综合判别房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采的可行性。

4.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤(2)通过调研矿井原有地质、技术资料查清蹬空煤层下方房柱式残采区空区群和煤柱群的宽度、高度，采用三维激光扫描仪精准探测房柱式残采区空区群的分布方位、尺寸和体积，同时探明房柱式残采区积水的深度、分布范围、体积。

5.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤(3)在已经探明的房柱式残采区上方布置蹬空煤层的回采巷道与工作面，回采巷道在满足开采需要的基础上扩宽1.0~1.2倍，同时在运输巷道中开掘辅助硐室，用于后续冻结站的布置，避免影响回采工作。

6.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤(4)中的巷道钻孔为减少钻孔工作量，选择垂直钻孔，钻孔数目由需冷量、积水体积和冻结管路的冻结半径共同确定；通过钻孔向房柱式残采区积水中下放冻结管路，冻结管在采空区积水中构成一组组闭合回路，进行盐水循环，置换积水中的热量，使积水冻结成冰；巷道钻孔位置，由步骤(2)中绘制的房柱式残采区煤柱群和空区群的分布形态图确定，在开掘巷道中正下方为残采区空区的位置下钻。