[发明专利]一种柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法

说明书

一种柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，分析矿井柱式空区情况，确定煤层重构区域；在煤层重构区域，以类煤功能材料作为充填材料，配制为充填料浆进行充填，以进行应力重构和形态重构，所述类煤功能材料为含热值燃料或具有含热值燃料功能的材料，所述应力重构是指将矿井柱式空区煤柱的二维受力状态重构为三维应力状态，所述形态重构是指将柱式空区的煤柱残留形态转变为完整实体形态；在应力重构和形态重构完成后，采用长壁综合机械化回采方法进行开采。本发明为有效防止柱式空区大面积悬顶产生动力灾害发生“矿震”，进一步提高资源采出率，同时为煤泥/细煤渣的资源化利用提供了一个新的途径。

技术领域

本发明属于固废废物综合利用及煤矿绿色开采技术领域，特别涉及一种柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法。

背景技术

受历史及开采技术水平限制，在许多产煤区存在大量的柱式空区遗煤。柱式空区遗留煤柱常见尺寸为6×6m或6×4m(长度×宽度)，由于留设煤柱尺寸较窄，容易造成矿震现象发生，严重破坏了生态环境。常规的采空区封闭、煤柱加固等措施无法杜绝上述隐患，对柱式空区遗留煤柱进行回收是标本兼治的有效途径。

专利CN101725352A公开了一种固体充填综采回收房式煤柱方法，主要是对预回收房式煤柱区域内的煤柱和煤房顶板进行加强支护，然后按常规综采回收煤柱，对支架后方的采空区实施固体充填。但该方法需要人员先进入房柱式空区进行煤柱和煤房的加强支护工作，由于房柱式空区内普遍安全条件差，采空区内作业危险性高，也违反煤炭开采相关安全规定，实际可操作性差。

专利CN103527196A公开了一种黄土充填回收房式遗留煤柱的采煤方法，煤柱回收采用炮采工艺，利用地面的黄土作为采空区的充填材料，采用高速动力抛投机与推土机配合作业的方式进行采空区回填，由致密的黄土充填体置换出房式遗留的煤柱支撑采空区顶板。但该方法一方面也需要在房柱式空区内进行黄土回填作业，安全性差。另一方面煤柱回收时采用炮采工艺，为目前淘汰落后工艺。

专利CN106014412A公开了一种梯式构造充填复采残采区遗留煤柱群的方法，该方法在勘探查明残采区遗留煤柱群和柱采区域分布状况的基础上，构筑安装了充填模具，采用柱旁双侧充填的方式依次侧护了残采区遗留煤柱群，并布置了短壁机械化复采工作面，安全回收了残采区遗留煤柱群。但该方法也需要在房柱式空区内进行磨具安装作业，安全性差。

专利CN105545309A公开了一种柱旁双侧部分充填复采残采区遗留煤柱的方法，采用分段柱旁双侧部分充填的方法依次侧护残采区遗留煤柱，在柱旁双侧充填体中掘进运输顺槽和回风顺槽，并布置短壁机械化工作面复采残采区遗留煤柱。但该方法完成柱旁双侧部分充填，同样需要在井下搭设模板进行充填作业。同时，采用矸石和废弃混凝土作为充填材料，将充填体和煤体同时采出后，对煤质影响大，洗选难度大，费用高。其次，在回采过程中，工作面两侧受侧向支承压力作用处于增压区，其压力大于开采前所受应力，产生应力集中现象，可能会引起“多米诺骨牌效应”而致使工作面两侧柱式空区煤柱失稳。

在现有柱式空区煤层重构技术方面，一方面现有技术都局限在局部区域，仅实现了对柱式空区回采作业区域应力重构的作用，而未实现全区域柱式空区的应力重构和整体形态重构。若仅对柱式空区部分区域煤层进行重构，则在综采工作面推进过程中，工作面两侧柱式空区受工作面侧向支承压力的作用，部分煤柱必然应力集中，有可能引起“多米诺骨牌效应”，导致柱式空区煤柱失稳的概率大大增加，其综采工作面回采过程的安全将受到严重威胁。所以，为保证工作面安全生产，应对柱式空区进行全部充填重构，方可实现全区域柱式空区的应力和整体形态重构。

另一方面，现有技术主要集中在采用黄土、矸石等材料对空区进行回填，充填体与煤体同时采出后，洗选难度大，费用高，煤质差。所以，煤与充填体分离依旧需要妥善解决，方可进行大规模应用。