專利名稱：建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種矸石置換開采方法，尤其是建筑物下條帶開采保護(hù)煤柱矸石置換開采的方法。
背景技術(shù)：
我國“三下”(建筑物下“簡稱‘建下’”、鐵路下、水體下)積壓著大量的煤炭資源。據(jù)統(tǒng)計，目前我國僅統(tǒng)配煤礦的生產(chǎn)礦井“三下”壓煤就達(dá)137.9億t，其中建下94.68億t，占總壓煤量的69％。由于地下開采所產(chǎn)生的地表移動變形使建筑物受到拉伸、壓縮和彎曲等附加力的作用，當(dāng)這些附加力產(chǎn)生的變形超過建筑物允許的變形時，建筑物將遭到不同程度的破壞，有時甚至?xí)顾?。目前，為保護(hù)地表建筑物，建下煤炭資源的開采普遍采用條帶開采(以下簡稱“條采”)，但其回采率低(一般為40％左右)、資源浪費嚴(yán)重。
同時，煤炭生產(chǎn)中伴隨著大量的固體廢棄物矸石的排放，其傳統(tǒng)的處理方式是由井下提至地表堆積，形成煤礦特有的地表特征“建筑物”矸石山。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國歷年累計堆放的煤矸石約45億t，規(guī)模較大的矸石山有1600多座，占用土地約1.5萬公頃，而且堆積量每年還以1.5～2.0億t的速度增加。排放矸石對人類的生存環(huán)境和條件帶來很大的威脅與危害，主要表現(xiàn)在侵占土地；污染環(huán)境；危害人類安全。
因此，如何在保證地表建筑物安全的前提下，解決條采煤柱的部分回收和矸石(包括自井下巖石及煤-巖巷道、硐室掘進(jìn)所出矸石與地面洗選矸石)的處理問題已成為煤礦開采的重大技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種建筑物下條帶開采保護(hù)煤柱矸石置換開采方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的建筑物啊下條帶開采保護(hù)煤柱矸石置換開采方法是(1)根據(jù)條帶煤柱的埋深、寬度、覆巖結(jié)構(gòu)及地表建筑物要求的保護(hù)等級，在每個條帶煤柱中央集中布置3～5條矸石充填巷；
(2)對3～5條矸石充填巷先掘進(jìn)采煤，然后在采出煤炭的巷道內(nèi)由內(nèi)向外充填矸石。
所述每個條帶煤柱中央集中布置的3～5條矸石充填巷的巷寬為3.5～5.0m，巷高與煤層厚度相同，充填巷間煤柱寬度為4.0～6.0m。
所述對3～5條矸石充填巷的掘進(jìn)先掘進(jìn)正中央的一條，采出巷內(nèi)的煤炭后，對該條巷道進(jìn)行矸石充填，同時掘進(jìn)下一個條帶煤柱中央的矸石充填巷，以此類推，直至完成最后一個條帶煤柱的開采與充填；然后再從第一個條帶煤柱開始，依次掘進(jìn)每個條帶煤柱同一側(cè)的矸石充填巷，進(jìn)行矸石與煤炭的置換，直至完成每個條帶煤柱中的3～5條矸石充填巷的掘進(jìn)采煤與矸石充填。
本發(fā)明的有益效果是控制地面建筑物在允許的地表變形范圍內(nèi)，在條帶采煤柱中布置矸石充填巷，用矸石充填置換開采煤炭，對工業(yè)廣場、建筑物下條帶煤炭資源實施二次回收，可實現(xiàn)條采煤柱矸石置換開采煤炭資源不低于20％，條采區(qū)域資源總計回收率不低于65％；能保證地表建筑物的安全使用；能實現(xiàn)礦井全部掘進(jìn)矸石、部分地面矸石于井下的充填處理，有效避免地表矸石堆積的污染；實現(xiàn)矸石井下處理費用低于地面處理，且充填巷(以4.0×5.0m計)的綜合效益不低于7000.0元/m。經(jīng)礦區(qū)工業(yè)性試驗，取得了良好的效果，不但消除了地面矸石山、減少侵占農(nóng)田、減少對大氣和環(huán)境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人類的事故隱患；而且可以將矸石直接井下充填作為地下結(jié)構(gòu)支撐體，在解決或降低地面沉降和塌陷問題的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)回收部分建下煤炭資源。


圖1是本發(fā)明置換開采矸石充填巷布置剖面及開掘順序示意圖。
圖2是本發(fā)明置換開采矸石充填巷布置平面及開掘順序示意圖。
圖中a-矸石充填巷；b-矸石充填主巷1-條帶煤柱1； 2-條帶煤柱2； 3-條帶煤柱3。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進(jìn)一步的描述本發(fā)明的建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法，先進(jìn)行矸石充填巷b的掘進(jìn)，待其掘進(jìn)完畢并拆除掘進(jìn)期間所用設(shè)備后，再進(jìn)行矸石充填設(shè)備布置，由里向外逐步進(jìn)行矸石充填處理。待充填至矸石充填主巷后，用水泥筑墻進(jìn)行封堵。如圖1所示，條帶煤柱1、2、3的埋深為290m，寬度為50m，覆巖結(jié)構(gòu)及地表建筑物要求的保護(hù)等級為I級，在每個條帶煤柱中央集中布置3條矸石充填巷d(若，充填巷斷面設(shè)計為矩形，巷寬一般為3.5～5.0m(巷高與煤層厚度相同)、充填巷間煤柱寬度為4.0～6.0m。對3條矸石充填巷實施先掘進(jìn)采煤，然后在采出煤炭的巷道內(nèi)由內(nèi)向外充填矸石。為使開采后地表變形得到有效控制，矸石置換開采回收條采煤柱時，采用跳掘方式，其順序如圖2所示，①三個條帶煤柱置換開采順序條帶煤柱1→條帶煤柱3→條帶煤柱2。
②各條帶煤柱內(nèi)初期先掘中央的一條矸石充填巷，并隨后進(jìn)行充填，順序為12→32→22→11→31→21→13→33→23。
③矸石充填巷隨掘隨充。
即先掘進(jìn)正中央一條矸石充填巷，采出巷內(nèi)的煤炭后，對該條巷道進(jìn)行矸石充填，同時掘進(jìn)下一個條帶煤柱中央的矸石充填巷，以此類推，直至完成最后一個條帶煤柱的開采與充填；然后再從第一個條帶煤柱開始，依次掘進(jìn)每個條帶煤柱同一側(cè)的矸石充填巷，進(jìn)行矸石與煤炭的置換，直至完成每個條帶煤柱中的3條矸石充填巷的掘進(jìn)采煤與矸石充填。
矸石充填工藝如下矸石礦車經(jīng)推車機推入翻車機，翻車機翻矸存放到矸石倉，由矸石倉下口入給料機，將矸石轉(zhuǎn)載到膠帶運輸機上運至充填機，由充填機充填到充填巷4內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法，其特征在于(1)根據(jù)條帶煤柱的埋深、寬度、覆巖結(jié)構(gòu)及地表建筑物要求的保護(hù)等級，在每個條帶煤柱中央集中布置3～5條矸石充填巷；(2)對3～5條矸石充填巷先掘進(jìn)采煤，然后在采出煤炭的巷道內(nèi)由內(nèi)向外充填矸石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法，其特征在于所述每個條帶煤柱中央集中布置的3～5條矸石充填巷的巷寬為3.5～5.0m，巷高與煤層厚度相同，充填巷間煤柱寬度為4.0～6.0m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法，其特征在于所述對3～5條矸石充填巷的掘進(jìn)先掘進(jìn)正中央的一條，采出巷內(nèi)的煤炭后，對該條巷道進(jìn)行矸石充填，同時掘進(jìn)下一個條帶煤柱中央的矸石充填巷，以此類推，直至完成最后一個條帶煤柱的開采與充填；然后再從第一個條帶煤柱開始，依次掘進(jìn)每個條帶煤柱同一側(cè)的矸石充填巷，進(jìn)行矸石與煤炭的置換，直至完成每個條帶煤柱中的3～5條矸石充填巷的掘進(jìn)采煤與矸石充填。
全文摘要
一種建筑物下矸石置換條帶煤柱的開采方法，根據(jù)條帶煤柱的埋深、寬度、覆巖結(jié)構(gòu)及地表建筑物要求的保護(hù)等級，在每個條帶煤柱中央集中布置3～5條矸石充填巷；對3～5條矸石充填巷先掘進(jìn)采煤，然后在采出煤炭的巷道內(nèi)由內(nèi)向外充填矸石。用矸石充填置換煤炭，在保證地表建筑物安全的情況下，實現(xiàn)條采煤柱矸石置換開采煤炭資源不低于20％，條采區(qū)域資源總計回收率不低于65％；將礦井掘進(jìn)矸石于井下充填處理，不但消除了地面矸石山、減少侵占農(nóng)田、減少對大氣和環(huán)境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人類的事故隱患；而且利用矸石直接井下充填作為地下結(jié)構(gòu)支撐體，并對建筑物下條帶煤柱實施二次部分回收。
文檔編號E21F15/00GK1963149SQ20061009768
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者繆協(xié)興, 張吉雄, 徐金海, 陳榮華 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)