[发明专利]一种特厚煤层上分层老空区顶板再造方法及施工方法

说明书

本发明公开了一种特厚煤层上分层老空区顶板再造方法及施工方法，包括：步骤1：设置巷道充填孔，巷道充填孔按照孔间距80～100m沿巷道走向中心线布置，巷道充填孔距离巷道端部距离不大于20m；巷道充填孔钻进后对巷道充填孔进行填充，填充包括灌注骨料和注浆；步骤2：设置采空区充填孔；以排为单位，采空区充填孔按照邻排插空间隔布置，孔间距40～60m，排距20～30m；且采空区充填孔实行钻进一排填充一排的形式进行，填充包括灌注骨料和注浆。本发明是在老空区的巷道和采空区范围内，从地面布置钻孔，通过灌注骨料和加压注浆的方式充填巷道和采空区的空洞，实现顶板再造和水、瓦斯隐患的治理的双重目标，为下分层煤开采提供安全保障。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种特厚煤层上分层老空区顶板再造方法及施工方法。

背景技术

煤炭作为不可再能源的主体，最大限度地提高问收率，实现煤炭的安全高效开采是我国能源保障体系建设和可持续发展战略实施的重要组成部分。由于历史原因，我国部分矿区小煤窑采厚弃薄、挖顶弃底、采肥丢瘦、采优弃劣、采易弃难的开采方式导致煤层完整性遭到严重破坏，造成大量的煤炭资源浪费。据不完全统计，全国范围内遗弃煤炭资源储量约1200亿吨，可采储量约为403亿吨，资源储量巨大，遗煤复采将增加我国30％的可采储量，其中厚煤层遗弃资源更是广泛赋存。我国厚煤层储量十分丰富，厚 (煤厚大于3.5m)及特厚煤层(煤厚大于8m)是我国煤矿高产高效开采的主体煤层，储量占全国的45％。近年来，随着煤炭资源整合的进行，厚煤层遗弃资源成为资源整合矿井主要开采对象。资源整合后的厚煤层一般采用综放开采方式进行开采，随着特厚煤层大采高综放开采的围岩控制理论、综放开采技术和装备的进步，解决了复杂条件大断面煤巷支护与工作面安全保障技术难题，可以实现14～20m特厚煤层的安全高效开采。为了落实提高资源利用率的煤炭产业政策，开采下层煤炭资源，需要重新开启封闭的采区，开采下层煤，然而现如今采空区内水、有毒有害气体聚集和顶板坍塌破碎等情况不明，采区重新开启可能发生突水、着火、中毒和坍塌事故，风险极大，需要对老旧采空区和巷道进行充填，排除水和有毒有害气体，固结坍塌破碎的岩层，为下分层煤炭资源开采提供地质保障。

发明内容

本发明是一种特厚煤层上分层老空区顶板再造的方法，解决现有特厚煤层开采上分层后，封闭采空区内水、瓦斯聚集，顶板塌落破碎，重新开启会发生突水、着火和坍塌事故。本发明利用钻孔对采空区和采掘巷道进行充填加固，实现上分层采空区水、有毒有害气体治理和顶板再造，保障下层煤安全开采。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种特厚煤层上分层老空区顶板再造方法，包括：

步骤1：设置巷道充填孔，巷道充填孔按照孔间距80～100m沿巷道走向中心线布置，巷道充填孔距离巷道端部距离不大于20m；巷道充填孔钻进后对巷道充填孔进行填充，填充包括灌注骨料和注浆；

步骤2：设置采空区充填孔；以排为单位，采空区充填孔按照邻排插空间隔布置，孔间距40～60m，排距20～30m；且采空区充填孔实行钻进一排填充一排的形式进行，填充包括注浆和/或灌注骨料。

可选的，所述的巷道充填孔的填充包括：

灌注骨料：灌注骨料的水流量为60～100m³/h，骨料中砂：矸石质量比为1：1或选择单骨料，砂的粒径为0.2～0.5mm，矸石粒径5～15mm，水与骨料的质量比为12～8：1，负压小于0.04MPa停止灌注；

注浆：骨料灌注完成后，扫孔至巷道，注入P.O32.5水泥和二级粉煤灰的质量比为5：5或6：4的混合浆液，混合浆液比重1.4～1.7，注浆流量400～250L/min，孔口压力达 1.0～1.5MPa后减小注浆流量至40～60L/min，待压力稳定15～20min后停注。

可选的，采空区充填孔的填充包括：