CN1963149A - 建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法，根据条带煤柱的埋深、宽度、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个条带煤柱中央集中布置3～5条矸石充填巷；对3～5条矸石充填巷先掘进采煤，然后在采出煤炭的巷道内由内向外充填矸石。用矸石充填置换煤炭，在保证地表建筑物安全的情况下，实现条采煤柱矸石置换开采煤炭资源不低于20％，条采区域资源总计回收率不低于65％；将矿井掘进矸石于井下充填处理，不但消除了地面矸石山、减少侵占农田、减少对大气和环境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人类的事故隐患；而且利用矸石直接井下充填作为地下结构支撑体，并对建筑物下条带煤柱实施二次部分回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种矸石置换开采方法，尤其是建筑物下条带开采保护煤柱矸石置换开采的方法。
背景技术
我国“三下”(建筑物下“简称‘建下’”、铁路下、水体下)积压着大量的煤炭资源。据统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”压煤就达137.9亿t，其中建下94.68亿t，占总压煤量的69％。由于地下开采所产生的地表移动变形使建筑物受到拉伸、压缩和弯曲等附加力的作用，当这些附加力产生的变形超过建筑物允许的变形时，建筑物将遭到不同程度的破坏，有时甚至会倒塌。目前，为保护地表建筑物，建下煤炭资源的开采普遍采用条带开采(以下简称“条采”)，但其回采率低(一般为40％左右)、资源浪费严重。
同时，煤炭生产中伴随着大量的固体废弃物矸石的排放，其传统的处理方式是由井下提至地表堆积，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”矸石山。据不完全统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿t的速度增加。排放矸石对人类的生存环境和条件带来很大的威胁与危害，主要表现在：侵占土地；污染环境；危害人类安全。
因此，如何在保证地表建筑物安全的前提下，解决条采煤柱的部分回收和矸石(包括自井下岩石及煤-岩巷道、硐室掘进所出矸石与地面洗选矸石)的处理问题已成为煤矿开采的重大技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑物下条带开采保护煤柱矸石置换开采方法。
为实现上述目的，本发明的建筑物啊下条带开采保护煤柱矸石置换开采方法是：
(1)根据条带煤柱的埋深、宽度、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个条带煤柱中央集中布置3～5条矸石充填巷；
(2)对3～5条矸石充填巷先掘进采煤，然后在采出煤炭的巷道内由内向外充填矸石。
所述每个条带煤柱中央集中布置的3～5条矸石充填巷的巷宽为3.5～5.0m，巷高与煤层厚度相同，充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。
所述对3～5条矸石充填巷的掘进先掘进正中央的一条，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时掘进下一个条带煤柱中央的矸石充填巷，以此类推，直至完成最后一个条带煤柱的开采与充填；然后再从第一个条带煤柱开始，依次掘进每个条带煤柱同一侧的矸石充填巷，进行矸石与煤炭的置换，直至完成每个条带煤柱中的3～5条矸石充填巷的掘进采煤与矸石充填。
本发明的有益效果是：控制地面建筑物在允许的地表变形范围内，在条带采煤柱中布置矸石充填巷，用矸石充填置换开采煤炭，对工业广场、建筑物下条带煤炭资源实施二次回收，可实现条采煤柱矸石置换开采煤炭资源不低于20％，条采区域资源总计回收率不低于65％；能保证地表建筑物的安全使用；能实现矿井全部掘进矸石、部分地面矸石于井下的充填处理，有效避免地表矸石堆积的污染；实现矸石井下处理费用低于地面处理，且充填巷(以4.0×5.0m计)的综合效益不低于7000.0元/m。经矿区工业性试验，取得了良好的效果，不但消除了地面矸石山、减少侵占农田、减少对大气和环境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人类的事故隐患；而且可以将矸石直接井下充填作为地下结构支撑体，在解决或降低地面沉降和塌陷问题的基础上，实现回收部分建下煤炭资源。
附图说明
图1是本发明置换开采矸石充填巷布置剖面及开掘顺序示意图。
图2是本发明置换开采矸石充填巷布置平面及开掘顺序示意图。
图中：a-矸石充填巷；b-矸石充填主巷
1-条带煤柱1； 2-条带煤柱2； 3-条带煤柱3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法，先进行矸石充填巷b的掘进，待其掘进完毕并拆除掘进期间所用设备后，再进行矸石充填设备布置，由里向外逐步进行矸石充填处理。待充填至矸石充填主巷后，用水泥筑墙进行封堵。如图1所示，条带煤柱1、2、3的埋深为290m，宽度为50m，覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级为I级，在每个条带煤柱中央集中布置3条矸石充填巷d(若，充填巷断面设计为矩形，巷宽一般为3.5～5.0m(巷高与煤层厚度相同)、充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。对3条矸石充填巷实施先掘进采煤，然后在采出煤炭的巷道内由内向外充填矸石。为使开采后地表变形得到有效控制，矸石置换开采回收条采煤柱时，采用跳掘方式，其顺序如图2所示，
①三个条带煤柱置换开采顺序：条带煤柱1→条带煤柱3→条带煤柱2。
②各条带煤柱内初期先掘中央的一条矸石充填巷，并随后进行充填，顺序为：12→32→22→11→31→21→13→33→23。
③矸石充填巷随掘随充。
即先掘进正中央一条矸石充填巷，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时掘进下一个条带煤柱中央的矸石充填巷，以此类推，直至完成最后一个条带煤柱的开采与充填；然后再从第一个条带煤柱开始，依次掘进每个条带煤柱同一侧的矸石充填巷，进行矸石与煤炭的置换，直至完成每个条带煤柱中的3条矸石充填巷的掘进采煤与矸石充填。
矸石充填工艺如下：矸石矿车经推车机推入翻车机，翻车机翻矸存放到矸石仓，由矸石仓下口入给料机，将矸石转载到胶带运输机上运至充填机，由充填机充填到充填巷4内。
Claims (3)
1.一种建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法，其特征在于：
(1)根据条带煤柱的埋深、宽度、覆岩结构及地表建筑物要求的保护等级，在每个条带煤柱中央集中布置3～5条矸石充填巷；
(2)对3～5条矸石充填巷先掘进采煤，然后在采出煤炭的巷道内由内向外充填矸石。
2.根据权利要求1所述的建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法，其特征在于：所述每个条带煤柱中央集中布置的3～5条矸石充填巷的巷宽为3.5～5.0m，巷高与煤层厚度相同，充填巷间煤柱宽度为4.0～6.0m。
3.根据权利要求1或2所述的建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法，其特征在于：所述对3～5条矸石充填巷的掘进先掘进正中央的一条，采出巷内的煤炭后，对该条巷道进行矸石充填，同时掘进下一个条带煤柱中央的矸石充填巷，以此类推，直至完成最后一个条带煤柱的开采与充填；然后再从第一个条带煤柱开始，依次掘进每个条带煤柱同一侧的矸石充填巷，进行矸石与煤炭的置换，直至完成每个条带煤柱中的3～5条矸石充填巷的掘进采煤与矸石充填。
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