一种矿山工业场地保护煤柱高回采率回收方法

本发明涉及建构筑物下压煤复采领域，尤其涉及一种矿山工业场地保护煤柱高回采率回收方法。

背景技术：

1、矿山工业场地是为矿山生产系统服务的地面建筑物、构筑物以及有关设施的场地，主要包括井筒、提升系统、煤炭洗选和储存系统、通风给排水系统，因此需要建设相应的建构筑物。为防止地下煤炭开采引起的岩层移动及变形危及井筒等矿山工业场地建构筑物，矿山工业场地需要留设保护煤柱。受岩层移动以及松散层移动的特征，建构筑物压覆的煤炭范围要远远大于建构筑物的范围，即不在建构筑物正下方的煤炭开采也会对建构筑物区域产生下沉与变形。

2、随着矿井开采进入尾期，为了延续矿井寿命，需要回收矿井内的保护煤柱，包括上山保护煤柱、大巷保护煤柱和建构筑物保护煤柱。现有的保护煤柱常用回采方式为巷式充填回采，多是部分回收，回收率一般在40％左右，仍然会造成很大的资源损失，且充填开采效率低下，产能低导致综合成本高。而若采用长壁充填开采，需要换成专用的液压支架，在矿井进入尾期时，显然无法进行如此大的投入。矿山工业广场因保护等级高，因此保护煤柱大，尤其是在厚松散层条件下，具有重大的回收价值，因此如何对其高效、高回采率的回收是本领域所需解决的难题。

技术实现思路

1、针对现有的矿山工业广场保护煤柱回收效率低、回采率低的问题，本发明通过施工隔离注浆钻孔，将松散层传递的下沉和变形隔离开，从而大大减少保护煤柱的留设范围，然后对新确定的保护煤柱采用巷式胶结充填采煤法开采，对新确定的保护煤柱以外的原保护煤柱采用长壁垮落法开采，可以大大提高回采率以及回采效率，具体的，本发明提出的一种矿山工业场地保护煤柱高回采率回收方法，包括如下步骤：

2、第一步：在工业场地受保护区域的围护带abcd中部自地面施工垂直的第一隔离注浆钻孔至基岩内一定深度，在围护带靠近受保护区域，自地面施工第二隔离注浆钻孔至基岩顶面，第二隔离注浆钻孔与基岩顶面的交点位于围护带外边界正下方；自隔离注浆钻孔向地层中注入具有胶结性质的浆体，形成周向的围绕矩形受保护区域的注浆隔离带；

3、第二步：将矩形围护带垂直投影至基岩顶面，形成投影至基岩顶面的围护带a1b1c1d1，基于投影至基岩顶面的围护带a1b1c1d1，利用垂直剖面法确定新保护煤柱范围a1b1c1d1；

4、第三步：确定新保护煤柱和原利用垂直剖面法确定的原保护煤柱的最小间距w，将原保护煤柱范围abcd的4个边向内偏移w，围合成分区等腰梯形a0b0c0d0，原保护煤柱边界与分区等腰梯形之间形成间距为w的等腰梯形环；

5、第四步：在等腰梯形环内沿其内边，自原矿井运输大巷掘进周向生产主巷至原回风大巷，确定工业场地受保护区域正下方以外、分区等腰梯形以内的保护煤柱为充填开采区域，逆时针采用巷式胶结充填采煤法开采，回采时留设大巷保护煤柱，周向生产主巷采用沿空留巷方式留下；

6、优选的，第四步中，所述巷式胶结充填采煤法具体为：自周向生产主巷向充填开采区域采用综掘机掘采若干支巷，每个支巷掘采完毕后采用胶体充填材料进行后退式充填。

7、优选的，第四步中，采用掘一充一、隔多掘一的方式进行巷式胶结充填采煤。

8、第五步：逆时针采用长壁垮落法回采等腰梯形环，将周向生产主巷作为长壁工作面运输巷，沿着原保护煤柱边界采用沿空掘巷技术掘进工作面回风巷，在大巷保护煤柱边界掘进切眼连通工作面运输巷与工作面回风巷，采用前进式采煤，并采用沿空留巷技术保留工作面运输巷与工作面回风巷；

9、优选的，第五步中，回采时，在围护带外边界自地面向下施工充填钻孔，通过充填钻孔向松散层拉伸裂隙内冲入充填材料。

10、优选的，所述注浆充填材料在初期注入沙等松散类材料，后期注入胶结材料，如水泥浆。

11、优选的，第五步中，在等腰梯形环的上侧、下侧、左侧、右侧分别布置长壁工作，其中大巷所在的一侧被大巷保护煤柱隔成两个长壁工作面，逆时针依次编号为cb1、cb2、cb3、cb4、cb5，并依次开采；其中cb1、cb2、cb3、cb4工作面的收作面位于在等腰梯形环的外边界，采用留巷方式连通下一工作面的工作面回风巷。

12、优选的，第五步中，所述长壁工作面在原周向生产主巷基础上新掘进的工作面运输巷通过沿空留巷作为下一长壁工作面的切眼。

13、优选的，第五步中，所述长壁工作面采用边掘进工作面运输巷与工作面回风巷、边进行前进式长壁垮落法开采、边滞后采煤区域采用沿空留巷技术保留工作面运输巷与工作面回风巷。

14、第六步，以工作面运输大巷为主巷，采用巷式胶结充填采煤法开采工业场地受保护区域正下方以外、原保护煤柱以内的大巷保护煤柱。

15、优选的，第六步中，在原大巷保护煤柱内，自原运输大巷向两侧采用综掘机掘采若干支巷，所述支巷垂直于原运输大巷，每个支巷掘采完毕后采用胶体充填材料进行充填。

16、上述第一步和第二步可以参考发明人的在先申请cn202310501116.2，一种厚松散层条件下减少建构筑物下压煤范围的方法。

17、本发明的发明点与有益效果：1.本发明通过施工隔离注浆钻孔形成隔离带，将工业场地的矩形受保护区域内松散层与外部松散层隔离开，当新保护煤柱外围煤层开采时，外部松散层受到拉伸与隔离带分开，工业场地的矩形受保护区域内松散层由于隔离带的隔离作用不会受到影响，因此在确定新保护煤柱范围时，无需考虑松散层厚度，可以大大减少保护煤柱留设量。

18、2.在此基础上，进一步的，本发明将保护煤柱分为内部的充填开采区域和等宽的长壁垮落法等腰梯形环，充填开采区域采用矿井原有的综掘机进行巷式胶结充填采煤，保证地面工业场地安全；然后再采用矿井原有的综采设备通过长壁垮落法开采等腰梯形环，提高整个工业场地保护煤柱的回采效率。

19、3.本发明整个工业场地保护煤柱的回收不新增大型机械设备，投入少，回收率高，回采效率高。

20、附图说明

21、当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的有益效果，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

22、图1—垂直剖面法确定工业场地压煤范围平面示意图；

23、图2—垂直剖面法确定工业场地压煤倾向范围剖面示意图；

24、图3—垂直剖面法确定工业场地压煤走向范围剖面示意图；

25、图4—图3的隔离钻孔布置局部放大图；

26、图5—开采区域划分平面示意图；

27、图6—充填开采区域中充填工作划分方案一平面示意图；

28、图7—充填开采区域中充填工作划分方案二平面示意图；

29、图8—长壁垮落法开采区域中长壁工作面划分平面示意图；

30、图9—长壁垮落法开采区域中长壁工作面cb1平面布置示意图；

31、图10—长壁垮落法开采区域中长壁工作面cb2平面布置示意图；

32、图11—长壁垮落法开采区域中长壁工作面cb3平面布置示意图；

33、图12—长壁垮落法开采区域中长壁工作面cb4平面布置示意图；

34、图13—长壁垮落法开采区域中长壁工作面cb5平面布置示意图；

35、图14—原大巷保护煤柱充填工作布置平面示意图；