[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

说明书

本发明公开一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，属于煤炭开采领域。本发明在判别蹬空煤层上行开采可行性、探明房柱式残采区煤柱群和空区群分布状况、残采区内积水量和积水范围的基础上，利用人工制冷技术冻结采空区积水，使液相的水成为具有一定承载能力的冰，充填房柱式残采区空区，且将采空区中垮落的顶板石块以及遗留煤柱等均冻结进冰块，整个采空区被积水冻结成的巨大的冰块充满，同时，这个巨大冰块与残采区顶底板、煤柱以及采空区边界围岩共同形成一个具有一定承载能力的整体，而后进行上覆蹬空煤层开采的特殊开采方法。本发明为上覆蹬空煤层工作面推进提供一个更加稳定的底板环境，有利于回收矿产资源，促进矿产资源可持续发展。

技术领域

本发明涉及一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，涉及煤炭开采技术领域，主要适用于房柱式残采区上覆蹬空煤层的安全开采。属于煤矿开采技术领域。

背景技术

随着社会主义现代化进程的加快，对煤炭需求增长的无限性与不可再生资源的有限性这一矛盾日趋剧烈，这就要求我们提高资源回收率，建设节约型矿区，因此，残煤复采逐渐得到人们的重视。

受早期开采的影响，现有生产矿区或矿井中，有很多采空区上方都遗弃了一些可采煤层，遗弃的煤炭储量还相当可观，随着开采技术的进步，煤矿残采区上行开采越来越成为人们关注的焦点。但受先期开采影响，残采区蹬空煤层及其底板岩层的完整性和稳定性均遭受不同程度的损伤破坏，可能引发矿井灾害，影响安全生产。因此，上行开采的先决条件为对残采区上覆蹬空煤层能否进行安全开采进行可行性评价与判定，除“三带”判别法、围岩平衡法、比值判别法和数理分析法等常用的传统残采区上行开采可行性判别方法外，CN101109283B从层间岩层结构的角度出发定量判别了蹬空煤层上行开采的可行性；CN103147737A提供了一种上行开采覆岩破坏规律的探测方法，揭示了上行开采过程中覆岩破坏的时空演化规律，解决了上行开采工作面和巷道布置合理确定的问题，保证了上行开采的安全性。所述的各蹬空煤层上行开采可行性判别皆基于层间岩层厚度及其稳定性，通过计算分析，实现对房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采可行性的预先判别与评价，指导工程实践。

蹬空煤层由于其下层煤已经回采完毕，下煤层顶板的垮落，使其上覆岩层必然产生变化，对上覆蹬空煤层顶底板岩层稳定性或多或少的造成一定的影响，甚至煤层的结构也可能产生一定的变化。

此外房柱式残采区逐渐被积水充满，传统的膏体充填开采需将采空区积水合理处理，再进行注浆充填，此外对大面积采空区充填，成本较高且施工困难。因此，亟需寻找一种既能合理解决采空区积水，又能加强蹬空煤层下伏房柱式残采区煤柱稳定性的方法，保障蹬空煤层安全开采。

发明内容

本发明旨在提供一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法。

本发明在判别蹬空煤层上行开采可行性、探明房柱式残采区煤柱群和空区群分布状况、残采区内积水量和积水范围的基础上，利用人工制冷技术冻结采空区积水，使液相的水成为具有一定承载能力的结冰体，充填房柱式残采区空区，且将采空区中垮落的顶板石块以及遗留煤柱等均冻结为一个整体，整个采空区被积水冻结成的巨大的冰块充满，同时，结冰体与残采区顶底板、煤柱以及采空区边界围岩共同形成一个具有一定承载能力的整体，而后进行上覆蹬空煤层开采的特殊开采方法。

本发明提供了一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，具体实施方法如下：

（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、水质等；

（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开切眼，布置蹬空煤层工作面；