一种小煤矿破坏区残煤精准密实充填复采方法与流程

本发明属于煤矿开采，涉及一种小煤矿破坏区残煤精准密实充填复采方法。

背景技术：

1、

2、采用正规化采矿方法去对小煤矿破坏区进行开采，会存在以下问题：1、潜在的突发水；2、煤层自燃；3、瓦斯浓度的爆发增加；4、煤层稳定性不足，易产生突发的冒顶或片帮现象。故小煤矿破坏区对后续开采产生了极大的安全隐患。所以在煤炭企业遇到小煤矿破坏区后不得不忍痛放弃破坏区内的优质煤炭资源，这样严重制约了对小煤矿破坏区的开采。

3、至今为止，许多煤炭企业面临优质煤炭枯竭的问题，而劣质煤炭的大量使用又会对生态环境造成极大的破坏，进行综合考虑后，如果能够对小煤矿破坏区的煤炭资源进行回收也会具有极大的经济效益和社会效益。

4、小煤矿破坏区的残煤复采目前尚处于探索阶段，随着采矿工艺的不断提高，为了满足安全高效采掘小煤矿破坏区的需要，从机械+人工开采到发展出高水充填、膏体充填和废石胶结充填等新工艺充填开采技术。小煤矿破坏区的残煤复采主要发展过程分为以下两个发展阶段：

5、1、机械+人工开采：采用以处理废弃物为目的的废石干式固体充填工艺。此工艺是原始的以掘代采，在掘进小煤矿破坏区巷道时把煤里的煤矸石或煤层顶板的岩石砌碹充填到掘进巷道的一侧，再将煤炭资源升井，该施工方法已被淘汰。

6、2、充填开采：在井下使用各种充填材料的专用泵把高水材料、膏体材料或废石胶结材料泵送到小煤矿破坏区内，对小煤矿破坏区的旧巷道或采空区进行注浆充填，注浆充填后再进行采掘开采。

7、早期的充填开采是从矿井排弃的地下废料开始的，经多年进化发展，我国充填工艺技术和装备水平已达到世界先进水平，与充填采矿法紧密配套的充填工艺与技术也得到长足发展。

8、但是现有的开采小煤矿破坏区中残煤的施工方法还是存在一些缺点，主要包括：

9、1、采用以掘代采把煤矸石或煤层冒落的顶板岩石砌碹到巷道一侧，此方法只限于无水害、无煤层自燃、无瓦斯、煤层稳定、煤层资源破坏极小的矿区使用，且回采率和安全系数极低。

10、2、现有的充填技术效率低：现有的充填技术通常需要人工操作，自动化程度较低，充填效率不高，充填质量也难以保证。

11、3、现有的充填成本高：因为现有的小煤矿破坏区的残煤复采充填技术是在井下施工，所以充填材料需要从井上运送到井下施工地点，运输成本极高。由于运输成本高造成充填材料的成本较高，加上充填工艺的复杂性，使得充填成本在整个采矿成本中所占比例较高，严重影响了经济效益。

12、4、充填技术适应性差：现有的充填材料通常只能适应一定的地质条件，对于小煤矿破坏区的特殊地质条件适应性较差，难以达到理想的充填效果，不能有效处理采空区积水、瓦斯抽排等难题，如遇到高瓦斯矿井、小窑破坏区顶板高冒落、地质条件复杂或采空区积水等原因，因为是盲充，所以充填后造成小窑破坏区充填不密实，回产或掘进安全隐患还是很高，如遇地质条件复杂等因素可能造成充填成果荒废。

13、5、 矿压控制难度大：小煤矿破坏区通常存在较大的矿压问题，现有的矿压控制技术难以有效地控制矿压对开采的影响，导致在布置高效回采工作面很难实施，开采效率低下并且不能实现无煤柱开采。

14、6、技术应用不够精细化，不能有效应对采空区积水、瓦斯抽排、矿压等难题。

15、综上所述，小煤矿破坏区的残煤复采现有技术水平相对较低，缺乏先进的技术手段和设备，难以满足现代矿区发展的需要。主要缺点体现在充填效率低、充填成本高、充填材料适应性差、矿压控制等方面。因此，需要不断改进和完善现有技术，提高技术水平，减少对环境的影响和矿区的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提出一种小煤矿破坏区残煤精准密实充填复采方法，用于将小煤矿破坏区进行填充，填充后保证其结构的稳定性，从而达到回采的条件，并且可以实现沿空留巷无煤柱的施工技术要求。

2、为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种小煤矿破坏区残煤精准密实充填复采方法，包括以下步骤：

4、1）在小煤矿破坏的资源区域内拟定回采面，划定所需巷道的位置；

5、2）在所述巷道相对应的地面向巷道的方向钻入若干第一注浆孔；若干第一注浆孔沿巷道的走向间隔布置；

6、3）向第一注浆孔注浆，注浆的顺序是沿着巷道的走势由低到高注浆充填，形成低孔注浆高孔排气，最终完成巷道区域的注浆填充；

7、4）在填充区域掘进回采面所需的巷道；

8、5）从巷道向回采面的方向钻入若干第二注浆孔或直接从回采面对应的地面向回采面钻入若干第二注浆孔，若干第二注浆孔沿回采面的走向间隔布置；

9、6）向第二注浆孔注浆，注浆的顺序是沿着回采面的走势由低到高注浆充填，形成低孔注浆高孔排气，最终完成回采面区域的注浆填充；

10、7）掘进回采面。

11、进一步的，所述巷道包括运输顺槽和回风顺槽。

12、进一步的，运输顺槽和回风顺槽一侧掘进回风大巷、辅运大巷和运输大巷。

13、进一步的，相邻的两个第一注浆孔之间的间距为10-30米；相邻的两个第二注浆孔之间的间距为10-30米。

14、进一步的，钻入第一注浆孔和第二注浆孔的方法相同，均是沿地形走势由低到高打设钻孔，每打一次钻孔检测破坏区内的瓦斯含量和是否有积水，如果瓦斯含量超标或有积水则利用钻孔先抽瓦斯和排积水再注浆充填。

15、进一步的，打设的第一注浆孔或第二注浆孔的数量＞2时，开始注浆填充。

16、进一步的，每次注浆充填完后进行打孔检验，发现有空洞的地方重新注浆充填。

17、进一步的，从运输顺槽和回风顺槽向回采面的方向钻入若干第二注浆孔时，位于运输顺槽和回风顺槽上的第二注浆孔交错设置；注浆时从地面打设孔连通至回风顺槽或运输顺槽上的第二注浆孔，把地面注浆管通过第二注浆孔引至需要注浆地点进行注浆充填。

18、本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

19、1、本发明的充填设备全部布置在井上，设备布置不受井下环境的限制，充填设备可以实现全自动化、智能化生产，大大降低了生产和充填成本。充填也可以随地质条件所需的充填材料来实现。

20、2、使用精准密实充填施工方法对小煤矿采空区或破坏区进行注浆充填，可以使小煤矿采空区或破坏区变成原始煤田，在综合考虑各种安全、经济等因素后，精准密实充填施工方法在小煤矿采空区或破坏区进行充填复采煤炭资源的关键技术具有积极的经济效益和社会效益。

21、3、小煤矿采空区或破坏区残煤复采不仅能提高资源回收率，解放小煤矿破坏区大量呆滞煤炭，煤炭资源回收率可达95%-100%，还可以有效延长矿井服务年限。这改善了矿井生产安全，维护了矿区的稳定可持续发展，增加了矿井服务年限，显著提高了企业的经济效益。

22、4、通过对工作面内小煤矿采空区或破坏区进行精准密实充填处理，保证回采工作面正常推进，避免工作面回采过程中重新开切眼、过老巷、不规则工作面回采等采煤工艺中存在的安全隐患。这降低了工作面生产中补掘巷道、更改系统等额外的投入，保障了工作面的正常回采。

23、5、本发明可以与回采工作面相配合进行先填充后开采，同时增加回采工作的安全性，布置高效回采工作面不受约束，并且能实现无煤柱开采。

24、6、本发明增强了充填技术的适应性：能适应任意的地质条件，达到理想的充填效果，也适用于存在积水、需要瓦斯抽排的采空区。同时可以减少矿压对开采的影响，提高开采的效率和安全性。