[发明专利]一种特殊条带式充填采矿法

说明书

本发明提供一种特殊条带式充填采矿法，合理规划条带中的充填区与垮落区，合理分配开采与掘进过程中产出的煤矸石，结合采空区瓦斯抽采设计与沿空留巷的巷旁支护设计，解决了传统的充填开采技术中“井下矸石量不足”与“采空区瓦斯逸散到工作面”的问题，使得巷旁支护的工序变得更加简便，降低了本区段开采对上下区段的工程扰动，同时对地表大面积沉降起到良好的控制效果。属于煤矿开采领域。

技术领域

本发明涉及一种特殊条带式充填采矿法，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

中国富煤贫油少气的一次性能源储备特点和经济发展阶段，决定了煤炭在较长的时间内仍将在中国一次能源消费结构中占主导地位。我国大部分煤炭资源依靠井工开采，全部垮落法顶板管理在促进经济发展的同时，也造成了地下水流失和地表塌陷等环境问题。针对垮落法所带来的一系列问题，我国提出了充填开采技术，通过实践取得了良好的成效。随着煤炭行业不断向安全、绿色、经济的能源产业体系靠近，煤矿充填开采成为趋势，其中煤矸石充填是成本较低的一种充填方式。

传统的充填开采，是对采空区进行全部充填，并未考虑到“充填体透气性差导致采空区瓦斯涌入工作面，影响矿井生产”、“井下矸石量不够，需从地面运送其它填充材料下井带来的充填成本较高”等问题。虽然在充填开采中，充填体替代了煤柱的支撑作用，能有效控制地表变形，同时提高了煤炭的采出率，但由于传统的充填采矿法充填成本较高，对地质条件较为复杂的矿井不适用，目前极少有煤矿真正采用充填法处理采空区。中国大多数煤炭企业，特别是南方地区，还是采用全部垮落法处理采空区；这些煤矿在生产过程中不可避免要产生矸石，矸石运送到地面，不仅要占用大量的土地，还会对周边环境造成环境污染；同时，全部垮落法处理采空区，常常造成地面塌陷等问题；若将传统的充填开采技术用于南方矿区，因南方地区矿井地质条件比较复杂，瓦斯赋存量大，传统的充填采矿法的缺点被放大。

现在中国煤矿企业普遍采用的采空区处理方法是全部垮落法；虽然，大力提倡充填采矿法，但实际应用很少；针对中国南方大部分煤矿，煤层埋藏较浅、瓦斯含量较高等特点，现有的采矿方法主要存在的问题是：

(1)地表变形与矸石利用问题。现在煤矿企业普遍采用的全部垮落法处理采空区，对上覆岩层破坏大，常常引起地表变形、山体滑坡等环境问题；另外，开采过程中井下必然会产生矸石，传统的做法是运送出地面堆放，需要占用大量的土地，且污染环境；若采用传统的充填采矿法，虽然解决了地表沉降与变形的问题，但井下开采与掘进过程中所产矸石量不足以充填整个采空区，需要从地面向井下输送浆体及其他充填材料，充填材料成本较高，浆体运输环节问题较多，填充材料凝固耗时较长。

(2)采空区瓦斯问题。若采用传统的充填采矿法，对采空区完全充填，充填体透气性不高，采空区没有良好的瓦斯通道，瓦斯无法逸散，迫使采空区瓦斯会逸散到工作面，影响矿井生产。

(3)传统的充填采矿法工序耗时较长，开采效率低。在充填开采的过程中，割煤机每割完一刀煤，对后方采空区完全充填后，才可进行下一刀割煤，等待时间较长；充填过程中，往往因“井下矸石量不足，需要从地面运输”，消耗一定的时间。

(4)无煤柱护巷中巷旁支护问题。全部垮落法处理采空区，下阶段的回采巷道，常采用的沿空留巷或沿空掘巷，都需要有人工巷旁支护，增加井下工人的劳动强度。

发明内容

本发明提供一种特殊条带式充填采矿法，以解决传统的充填开采技术中“井下矸石量不足”与“采空区瓦斯逸散到工作面”的问题，使得巷旁支护的工序变得更加简便，降低了本区段开采对上下区段的工程扰动，同时对地表大面积沉降起到良好的控制效果。