一种回采房式采煤法遗留煤柱和处理地面矸石的布置工艺

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种回采房式采煤法遗留煤柱和处理地面矸石的布置工艺，主要适用于采用房式采煤法开采的矿井。

背景技术

随着我国煤炭资源的高强度开采，浅部资源逐渐枯竭，煤矿开采深度逐年增大，不少矿井的采深已经超过1000m。浅部煤炭资源在开采过程中，由于当时机械化程度较低，对顶板灾害的防控技术比较落后，许多矿井采用房式采煤法进行浅部资源的回采。该方法主要特点时在煤层内布置一系列宽度为5～7m的煤房，开采时形成较窄的工作面，类似于巷道掘进。然后在煤房之间留设一定宽度的煤柱，且每隔一定距离采用联络巷贯通相邻两煤房，构成完整的生产系统，并用遗留的煤柱支撑顶板，减少顶板灾害的发生。该方法对于缓解矿山压力显现和降低顶板灾害事故的发生等方面的效果明显，但遗留在房式采空区中的煤柱资源量较大，据统计，房式采煤法的煤炭资源采出率不足40％。且随着下组煤的开采，上覆采空区遗留煤柱也对下煤层的开采产生较大的影响，不少矿井下煤层经过上煤层遗留煤柱阶段，出现矿压显现异常、顶板沿煤壁位置出现大面积切落、支架活柱下缩量较大以及安全阀开启频繁等现象，甚至个别矿井出现压架等问题，尤其是近距离煤层。同时随着国家对煤炭资源的宏观把控，深部煤炭资源开采审批的要求越来越严，不少产量较低的矿井面临着资源枯竭、无煤可采的问题，故有必要对以往采用房式采煤法后遗留在采空区中的煤柱进行回收，延长矿井的服务年限，减少煤炭资源的浪费，同时将地面矸石充填至井下采空区，缓解了矿压显现程度，减少矸石处理费用，降低矸石排放对周边环境的影响，实现了煤炭资源的安全、高效和绿色化开采。

发明内容

针对房式采煤法遗留煤柱造成的资源浪费、影响下煤层安全开采和延长资源枯竭矿井的服务年限等问题，提供了一种回采房式采煤法遗留煤柱和处理地面矸石的布置工艺。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种回采房式采煤法遗留煤柱和处理地面矸石的布置工艺，包括以下步骤：

a、首先在房式采空区外侧相邻两煤柱之间悬挂挡风帘，保证形成完整的进风和回风系统，其中掘进工作面或连续采煤机工作面回采期间的系统包括：进风平巷兼运输平巷、边界导风巷和回风平巷兼辅助运输平巷；

b、根据掘进工作面或连续采煤机工作面形成的通风系统，沿着进风平巷兼运输平巷的方向将房式采空区中的煤柱和煤房划分为平行于边界导风巷的分区1、2、3……n-6、n-7和n-8，分区厚度为煤柱和煤房的宽度；

c、采用挡板密封分区2中相邻房式煤柱之间煤房，并对分区2与回风平巷兼辅助运输平巷和进风平巷兼运输平巷的连接位置砌筑墙体，然后采用膏体充填方法对分区2进行充填，并保证充填体接顶；

d、重复上述步骤对分区4、6、8……位置进行膏体充填，形成充填的膏体；

e、待相邻两膏体充填分区的膏体凝固后，依次回采两膏体中间位置的分区3、5、7……煤柱，同时回收相邻煤柱之间的挡板，其中采出的煤柱资源通过进风平巷兼运输平巷运输至主运大巷，然后提升至地面；

f、依次对采完的分区3、5、7……煤柱与进风平巷兼运输平巷交互位置砌筑墙体，并采用皮带将地面洗选的矸石运输至回风平巷兼辅助运输平巷，然后通过抛矸机将矸石充填至分区3、5、7……煤柱采完后形成的空间内，形成充填的矸石。

本发明进一步的改进在于，煤柱为房式煤柱。

本发明进一步的改进在于，步骤e中，采用连续采煤机或综合机械化掘进机依次回采两膏体中间位置的分区3、5、7……煤柱。

本发明进一步的改进在于，房式煤柱的宽度为20m。

本发明进一步的改进在于，煤房的宽度为5～7m。

本发明进一步的改进在于，步骤f中，采用抛矸机将矸石充填至分区3、5、7……煤柱采完后形成的空间内。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明系统操作简单，能够实现房式煤柱的全部回收，同时又可以将地面矸石充填之采空区，不仅提高了资源的采出率，也在一定程度上减少了地面矸石的堆积排放，减缓了矸石对周边环境的影响，同时也响应了国家对矸石井下充填处理的号召。与房式煤柱遗留采空区相比较，采用该工艺可以实现煤柱资源的回收，延长矿井的服务年限，同时又可以处理地面的矸石，且该部分煤炭资源采用充填方法回采，可以依据国家政策，降低税收、置换产能，综合效益显著。

附图说明

图1为本发明开采房式煤柱之前工作面的示意图；

图2为本发明开采房式煤柱中的生产过程图；

图3为本发明在图2生产过程基础上的后续图；

图4为本发明开采房式煤柱后的结果图。

附图标记说明：

1—进风平巷兼运输平巷，2—回风平巷兼辅助运输平巷，3—边界导风巷，4—煤柱，5—煤房，6—挡板，7—挡风帘，8—砌筑墙体，9—充填的膏体，10—掘进工作面或连续采煤机工作面，11—充填的矸石。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施过程作进一步描述。

本发明提供的一种回采房式采煤法遗留煤柱和处理地面矸石的布置工艺，包括以下步骤：

a、房式煤柱4开采前的煤柱和煤房布置如图1所示。首先在房式采空区外侧相邻两煤柱之间悬挂挡风帘7，形成完整的进风和回风系统，同时将进风平巷兼运输平巷1兼做房式煤柱回收期间的运输平巷，回风平巷兼辅助运输平巷2兼做房式煤柱回收期间的辅助运输平巷，边界导风巷3用于联通进风和回风平巷兼辅助运输平巷2。

b、根据掘进工作面或连续采煤机工作面10形成的通风系统，根据进风和回风平巷的空间关系，沿进风平巷方向将房式煤柱4和煤房5会分为若干个平行于边界导风巷3的分区，并对各分区从右向左依次编号(1、2、3……)，分区厚度分别为房式煤柱4的宽度和煤房5的宽度。

c、采用挡板6密封分区2中相邻房式煤柱之间煤房5，并对分区2与回风平巷和运输平巷的连接位置砌筑墙体8，然后采用膏体充填方法对分区2进行充填，并保证充填体密实接顶，其中膏体管道布置在进风平巷兼运输平巷1中。

d、重复上述步骤c，依次对煤房分区等位置进行膏体充填，形成充填的膏体9。

e、根据膏体凝固的时间，待相邻两膏体充填分区的膏体达到一定强度后，采用连续采煤机或综合机械化掘进机依次回采两膏体中间位置的分区煤柱，同时回收相邻煤柱4之间的挡板6。此过程可以在后期实现煤房分区的膏体充填和房式煤柱分区的煤柱开采平行作业，提高煤柱回采的工作效率。

f、依次对采完的煤柱分区与进风平巷兼运输平巷1交互位置砌筑墙体，并采用皮带将地面洗选的矸石运输至辅助运输平巷，然后通过抛矸机将矸石充填至分区煤柱采完后形成的空间内，其中运输矸石的皮带布置在回风平巷兼辅助运输平巷2中。此过程可以在后期实现煤房分区的膏体充填、煤柱分区的煤柱回采和煤柱分区采完后的矸石充填平行作业，形成充填的矸石11。