[发明专利]一种无隔离煤柱充填开采与构建采空区储库的方法

说明书

本发明公开了一种无隔离煤柱充填开采与构建采空区储库的方法，其无隔离煤柱充填开采方法，包括步骤：一、沿运输大巷规划出长壁工作面和条带充填开采工作面；二、回采条带充填开采工作面，并同步留设顺槽；三、开采长壁工作面；其无隔离煤柱充填开采并构建采空区储库的方法，包括步骤：一、沿运输大巷规划出长壁工作面和条带充填开采工作面；二、回采条带充填开采工作面，并同步留设顺槽；三、采用间断充填的方式开采长壁工作面并在长壁工作面采空区中构建储库。本发明不仅保障了安全生产，还能提高开采、充填效率，所构建的储库能够用于储存天然气、工业固废，或封存CO₂、压缩空气储能、抽水蓄能等，增加煤炭开采的附加社会经济效益。

技术领域

本发明属于无煤柱开采及采空区利用技术领域，具体涉及一种无隔离煤柱充填开采与构建采空区储库的方法。

背景技术

井工煤矿一般通过留设隔离煤柱隔绝工作面巷道与相邻采空区，避免巷道风路进入采空区、采空区瓦斯和矿井水进入巷道，同时隔离煤柱承载部分顶板压力。隔离煤柱宽度一般为20m～50m，工作面回采之后，隔离煤柱一般都无法回收，由此导致煤炭资源回收率低。为此，众多学者开展了无(小)煤柱开采研究，提出了沿空留巷、沿空掘巷等方法。

充填沿空留巷是最早的无煤柱开采技术，随着回采推进，采用充填方式在采空区边缘构筑充填墙体，充填墙一方面隔绝巷道与采空区，另一方面支撑顶板岩层，保留回采巷道，所留巷道继续服务相邻工作面的生产作业。沿空留巷不仅能实现无煤柱开采，提高煤炭资源回收率，还能减少大量巷道掘进量。但沿空留巷充填墙体一般较窄，力学承载能力有限，留巷支护难度大，后期维护成本高；且留巷充填墙构筑时其两侧均需要架设模板，施工组织困难，接顶效果差。

采空区碎石、瓦斯、矿井水等会严重威胁沿空巷道作业安全，同时沿空巷道后期维护成本较高，因此一般采用留窄煤柱掘巷，即采空区与巷道之间留置3m～8m的煤柱。窄煤柱还是不可避免地丢失部分煤炭资源，同时沿空巷道的稳定性总体偏差，存在安全隐患。因此，亟需变革传统无煤柱开采方法，提高无煤柱开采技术的适用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种无隔离煤柱充填开采方法，其能够通过优化割煤与充填工序组织，实现割煤与充填工序分离，不仅保障了安全生产，还能提高开采、充填效率，确保了条带煤柱和条带采空区的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无隔离煤柱充填开采方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、沿运输大巷规划出长壁工作面和条带充填开采工作面；

步骤二、回采条带充填开采工作面，并同步留设顺槽；

步骤三、开采长壁工作面。

上述的一种无隔离煤柱充填开采方法，其特征在于：步骤二中所述回采条带充填开采工作面，并同步留设顺槽的具体方法为：

步骤201、在条带充填开采工作面规划回风顺槽、进风顺槽和联络巷道，回风顺槽与回风大巷相连，进风顺槽与运输大巷相连；

步骤202、根据条带充填开采工作面的尺寸参数和采矿工艺要求，设计开采条带的布置形式、开采条带的宽度和条带煤柱/充填柱的宽度；

步骤203、掘进规划的回风顺槽和进风顺槽，形成条带开采作业空间；

步骤204、回采条带煤层，并充填或支护条带采空区，形成充填体或联络巷道。

上述的一种无隔离煤柱充填开采方法，其特征在于：步骤一中所述沿运输大巷规划出长壁工作面和条带充填开采工作面时，长壁工作面和条带充填开采工作面间隔布设；

步骤202中所述开采条带的布置形式包括垂直回风顺槽布置和平行回风顺槽布置；