一種保護層及無人化薄煤層開采方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種采煤方法，尤其是一種保護層及無人化薄煤層開采方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外均采用直接垮落法進行保護層開采，一般選擇被保護層附近的薄煤層，使回采區間上覆巖層集中沉降、卸荷，該方法沖擊地壓大和瓦斯會突然大量涌出。I米以下薄煤層由于空間狹小，行動不便，工作環境差；存在設備體積與可利用空間的矛盾，加之地質構造影響較厚煤層更為突出，綜采難以發揮，增加了保護層開采的難度。開采后留下不能開采的煤柱，不但浪費資源，而且容易發生冒頂和瓦斯突出等災害。因此，研究一種支護可自行消解的保護層及無人化薄煤層開采方法，是目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種支護可自行消解的保護層及無人化薄煤層開采方法。
[0004]本發明解決其技術問題的技術方案是:
一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其工藝步驟為:①首先在保護層或無人化薄煤層采出一個寬度2?3m的全煤厚條帶，然后將該全煤厚條帶形成封閉空間，②用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充形成支撐體，③跳過一個寬度2?3m的臨時煤柱再采出下一個寬度2?3m的全煤厚條帶并用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充，④多次重復步驟二，采至一定面積后將所有臨時煤柱逐個采出，⑤創造可降解材料降解條件即解除上述封閉條件，開始釋放頂板支護，上覆巖層在壓縮支撐體過程中沉降。
[0005]作文本發明的一種優選方案，臨時煤柱米用機水動力開米法開米。
[0006]作文本發明的一種優選方案，所述的可降解材料為高水充填材料，高水充填材料包括甲組分和乙組分，所述的填充為首先向甲組分中加入水，制成甲組分單漿，水的重量為甲組分重量的2.4倍；然后向乙組分中加入水，制成乙組分單漿，水的重量為乙組分重量的2.4倍；最后將甲組分單漿和乙組分單漿按照重量份比為1.2: I混合，用漿栗分別將甲組分單漿和乙組分單漿栗送進上述封閉空間并使甲組分單漿和乙組分單漿充分混合，使其自然固化即可。
[0007]作文本發明的一種優選方案，所述的甲組份包括硫鋁酸鹽水泥熟料66wt%、鋁酸鹽水泥熟料28wt%、硼砂lwt%、白炭黑2.2wt%、膨潤土 2.5wt%、淀粉醚0.3wt%。
[0008]作文本發明的一種優選方案，所述的乙組分包括硬石膏47wt%、石灰30wt%、復配添加齊lJ 23wt% ο
[0009]作文本發明的一種優選方案，所述的復配添加劑包括懸浮劑白炭黑2wt%、海泡石6wt%、無機物 NaNO 9wt%、(NH ) SO 2.5wt%、L1H 3.5wt%。
[0010]與現有技術相比，本發明由于回采完畢后支護體逐步自行消解，使回采區間上覆巖層緩慢均勻沉降、卸荷，從而有效防治沖擊地壓和瓦斯突然大量涌出，達到在回采期間可有效支護采空區、為采煤作業提供有效空間，緩解頂板沖擊壓力以及防止頂板冒落。無需人員操作；在條件復雜的薄煤層可有效地對頂板進行控制、安全高效、無煤柱采煤；在開采條件惡劣的作為保護層的薄煤層過程中可防止沖擊壓力、冒頂和瓦斯突出等災害發生。
【附圖說明】
[0011]圖1是自然煤層、巖層示意圖；
圖2是機水動力全煤厚條帶開采示意圖；
圖3是對采出的全煤厚條帶進行可自消支護示意圖；
圖4是臨時煤柱機水動力開采示意圖；
圖5是可自消支護體的風化降解及上覆巖層的沉降示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、2、3、4、5所示，本發明的一種可自消支護的采煤方法，是在回采期間有效支護采空區、為采煤作業提供有效空間，緩解頂板沖擊壓力以及防止頂板冒落；回采完畢，根據采煤工藝需要控制支護體逐步自行消解，使回采區間上覆巖層緩慢均勻沉降、卸荷，從而有效防治沖擊地壓和瓦斯突然大量涌出。
[0013]實現本發明目的一種可自消支護的采煤方法是:新型可降解的固體支護材料、流體注入封閉空間內膨脹固化支護；在支護體兩側煤柱開采后可形成通風空間，采煤結束后在頂板壓力和風化作用下，固體支護材料開始降解，支護材料降解固體殘留物不大于5% ;固體支護材料降解過程中上覆巖層同步緩慢均勻下沉。
[0014]實現本發明目的一種可自消支護的采煤方法是新型的高壓水采加機械鉆采設備，管道水力輸送系統的應用。
[0015]實現本發明目的一種可自消支護的采煤方法的采煤工藝是:先采出一個一定寬度2?3m全煤厚條帶，采后將支護材料注入采空空間，跳過一個相同寬度的煤柱再采充下一個條帶，采至一定面積后可將臨時煤柱采出，創造支護材料降解條件，開始釋放頂板支護。
[0016]實現本發明目的一種可自消支護的采煤方法，操作人員遠離采煤地點，遠程控制。不留煤柱，上覆巖層在壓縮支撐體過程中沉降。
[0017]本發明的一種可自消支護的采煤方法的優點如下:
本發明的一種可自消支護的采煤方法，可有效地對頂板進行控制，防止或緩解沖擊地壓以及冒頂和瓦斯突出，有效地防止災害發生，有計劃、可控制地進行瓦斯抽采；可實現薄煤層、保護層的無煤柱、無人化回采；無煤柱回采可提高煤炭回采率，無人化回采更安全更尚效。
[0018]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，其工藝步驟為:①首先在保護層或無人化薄煤層采出一個寬度2?3m的全煤厚條帶，然后將該全煤厚條帶形成封閉空間，②用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充形成支撐體，③跳過一個寬度2?3m的臨時煤柱再采出下一個寬度2?3m的全煤厚條帶并用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充，④多次重復步驟二，采至一定面積后將所有臨時煤柱逐個采出，⑤創造可降解材料降解條件即解除上述封閉條件，開始釋放頂板支護，上覆巖層在壓縮支撐體過程中沉降。2.根據權利要求1所述的一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，臨時煤柱采用機水動力開采法開采。3.根據權利要求1或2所述的一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，所述的可降解材料為高水充填材料，高水充填材料包括甲組分和乙組分，所述的填充為首先向甲組分中加入水，制成甲組分單漿，水的重量為甲組分重量的2.4倍；然后向乙組分中加入水，制成乙組分單漿，水的重量為乙組分重量的2.4倍；最后將甲組分單漿和乙組分單漿按照重量份比為1.2: I混合，用漿栗分別將甲組分單漿和乙組分單漿栗送進上述封閉空間并使甲組分單漿和乙組分單漿充分混合，使其自然固化即可。4.根據權利要求3所述的一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，所述的甲組份包括硫鋁酸鹽水泥熟料66wt%、鋁酸鹽水泥熟料28wt%、硼砂lwt%、白炭黑2.2wt%、膨潤土 2.5wt%、淀粉醚0.3wt% ο5.根據權利要求3所述的一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，所述的乙組分包括硬石膏47wt%、石灰30wt%、復配添加劑23wt%。6.根據權利要求5所述的一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其特征在于，所述的復配添加劑包括懸浮劑白炭黑2wt%、海泡石6wt%、無機物NaNO 9wt%、(NH ) SO.2.5wt%、L1H 3.5wt%。
【專利摘要】一種保護層及無人化薄煤層開采方法，其工藝步驟為：①首先在保護層或無人化薄煤層采出一個寬度2～3m的全煤厚條帶，然后將該全煤厚條帶形成封閉空間，②用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充形成支撐體，③跳過一個寬度2～3m的臨時煤柱再采出下一個寬度2～3m的全煤厚條帶并用可降解材料將采出的全煤厚條帶填充，④多次重復步驟二，采至一定面積后將所有臨時煤柱逐個采出，⑤創造可降解材料降解條件即解除上述封閉條件，開始釋放頂板支護，上覆巖層在壓縮支撐體過程中沉降。本發明由于回采完畢后支護體逐步自行消解，使回采區間上覆巖層緩慢均勻沉降、卸荷，從而有效防治沖擊地壓和瓦斯突然大量涌出，緩解頂板沖擊壓力以及防止頂板冒落。
【IPC分類】E21C41/18, C04B28/14, E21F15/00
【公開號】CN105114080
【申請號】CN201510486268
【發明人】張步勤, 張超, 王慕德
【申請人】冀中能源峰峰集團有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月11日