一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法技术

本发明专利技术公开一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，属于煤炭开采领域。本发明专利技术在判别蹬空煤层上行开采可行性、探明房柱式残采区煤柱群和空区群分布状况、残采区内积水量和积水范围的基础上，利用人工制冷技术冻结采空区积水，使液相的水成为具有一定承载能力的冰，充填房柱式残采区空区，且将采空区中垮落的顶板石块以及遗留煤柱等均冻结进冰块，整个采空区被积水冻结成的巨大的冰块充满，同时，这个巨大冰块与残采区顶底板、煤柱以及采空区边界围岩共同形成一个具有一定承载能力的整体，而后进行上覆蹬空煤层开采的特殊开采方法。本发明专利技术为上覆蹬空煤层工作面推进提供一个更加稳定的底板环境，有利于回收矿产资源，促进矿产资源可持续发展。

A method of recovering goaded coal seam with standing water in freezing room pillar residual mining area

【技术实现步骤摘要】
一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法
本专利技术涉及一种冻结房柱式残采区积水上行复采蹬空煤层的方法，涉及煤炭开采
，主要适用于房柱式残采区上覆蹬空煤层的安全开采。属于煤矿开采

技术介绍
随着社会主义现代化进程的加快，对煤炭需求增长的无限性与不可再生资源的有限性这一矛盾日趋剧烈，这就要求我们提高资源回收率，建设节约型矿区，因此，残煤复采逐渐得到人们的重视。受早期开采的影响，现有生产矿区或矿井中，有很多采空区上方都遗弃了一些可采煤层，遗弃的煤炭储量还相当可观，随着开采技术的进步，煤矿残采区上行开采越来越成为人们关注的焦点。但受先期开采影响，残采区蹬空煤层及其底板岩层的完整性和稳定性均遭受不同程度的损伤破坏，可能引发矿井灾害，影响安全生产。因此，上行开采的先决条件为对残采区上覆蹬空煤层能否进行安全开采进行可行性评价与判定，除“三带”判别法、围岩平衡法、比值判别法和数理分析法等常用的传统残采区上行开采可行性判别方法外，CN101109283B从层间岩层结构的角度出发定量判别了蹬空煤层上行开采的可行性；CN1031477本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，其特征在于包括以下步骤：/n（1）判别房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采的可行性；/n（2）结合矿井原有地质、技术资料，煤柱群和空区群的分布状况，绘制房柱式残采区煤柱群和空区群的分布形态图以指导安全生产，此外，探明采空区的积水高度、积水量、水质；/n（3）掘进蹬空煤层的回采巷道，在已经探明的房柱式残采区端部煤柱上方布置蹬空煤层的开切眼，布置蹬空煤层工作面；/n（4）在步骤（3）所掘蹬空煤层回采巷道中，沿巷道轴向，从煤层底板由上向下钻取一系列垂直钻孔，通过巷道钻孔往采空区积水中下放并布置冻结管路；/n（5）在步骤（3）所掘蹬空煤层的回采巷道中布置冻结...

【技术特征摘要】
1.一种冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）判别房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采的可行性；
（2）结合矿井原有地质、技术资料，煤柱群和空区群的分布状况，绘制房柱式残采区煤柱群和空区群的分布形态图以指导安全生产，此外，探明采空区的积水高度、积水量、水质；
（3）掘进蹬空煤层的回采巷道，在已经探明的房柱式残采区端部煤柱上方布置蹬空煤层的开切眼，布置蹬空煤层工作面；
（4）在步骤（3）所掘蹬空煤层回采巷道中，沿巷道轴向，从煤层底板由上向下钻取一系列垂直钻孔，通过巷道钻孔往采空区积水中下放并布置冻结管路；
（5）在步骤（3）所掘蹬空煤层的回采巷道中布置冻结站，进行巷道中盐水输送与回路管道架设；各冻结管路下放至房柱式残采区积水中时，将一系列温度传感器随同管路一起下放，均匀布置于房柱式残采区积水中，对采空区积水温度进行实时检测；
（6）步骤（5）中在巷道中布置的冻结站开始制冷，通过步骤（4）中下放于房柱式残采区积水中的冻结管回路，由循环盐水置换积水热量，使房柱式残采区中积水进入积极冻结期，积水逐步结冰，利用水随容纳体形状改变以及水结冰体积膨胀的特性，使其结冰的同时充分接顶，残采区结冰后的冰体充当充填体，对掘进蹬空煤层的底板岩层起到支撑作用；
（7）待房柱式残采区积水与后续注水完全凝固结冰后，步骤（4）中的各冻结站减少制冷量，冻结工作进入消极冻结期，保证冰块不会化冻，维持冻结冰体温度恒定维持在-8℃~-10℃；房柱式残采区积水结冰凝固的同时，将房柱式残采区中局部垮落的石块以及遗留煤柱等冻结于冰体之中，此外，冰体与残采区顶底板、遗留煤柱以及围岩共同形成一个整体，为上覆蹬空煤层工作面推进提供一个稳定的底板环境；
（8）之后在消极冻结维持的冰体支撑下，上覆蹬空煤层工作面开始向前推进，逐步回采煤炭资源；
（9）在蹬空煤层推进过程中，加强巷道的支护，待回采工作面推进到停采线前100-150m位置时，开始在回采巷道中沿工作面推进方向，逐步停止冻结工作，撤走冻结设备，待结冰体融化后，回撤冻结管路。


2.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，其特征在于：所述房柱式残采区积水为不与地下暗河连通的积水，所指积水长期水量基本不变，会受到地下水少量补充的同时有小规模流失，但总体水量处于动态稳定状态。


3.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤（1）的可行性判定方法为：将“三带”判别法、围岩平衡法、比值判别法、数理分析法和定量判别法结合起来，综合判别房柱式残采区上覆蹬空煤层上行开采的可行性。


4.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水复采蹬空煤层的方法，其特征在于：步骤(2)通过调研矿井原有地质、技术资料查清蹬空煤层下方房柱式残采区空区群和煤柱群的宽度、高度，采用三维激光扫描仪精准探测房柱式残采区空区群的分布方位、尺寸和体积，同时探明房柱式残采区积水的深度、分布范围、体积。


5.根据权利要求1所述的冻结房柱式残采区积水复采蹬...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，文晓泽，冯国瑞，王朋飞，李松玉，钱瑞鹏，郝晨良，闫勇敢，孙强，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14