[发明专利]一种柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法

权利要求书

1.一种柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：分析矿井柱式空区情况，确定煤层重构区域；

步骤二：在煤层重构区域，以类煤功能材料作为充填材料，配制为充填料浆进行充填，以进行应力重构和形态重构，所述类煤功能材料为含热值燃料或具有含热值燃料功能的材料，所述应力重构是指将矿井柱式空区煤柱的二维受力状态重构为三维应力状态，所述形态重构是指将柱式空区的煤柱残留形态转变为完整实体形态；

步骤三：在应力重构和形态重构完成后，采用长壁综合机械化回采方法进行开采。

2.根据权利要求1所述柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，所述步骤一中，对矿井柱式空区冒落情况、柱式空区分布面积及所属煤层进行统计分析，以煤层进行分类统计，以矿井井田范围为边界，排除地面已塌陷区域，将同一煤层其他所有柱式空区全部统计为煤层重构区域。

3.根据权利要求2所述柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，所述矿井柱式空区的宽度范围为50m～5km，面积范围为100m²～30km²，其中留置的煤柱为房柱式煤柱或窄条带煤柱，煤柱宽度5-15m。

4.根据权利要求1所述柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，所述类煤功能材料的热值为煤层重构区域中煤柱的热值的20％-70％。

5.根据权利要求1所述柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，所述步骤二包括：

S1，分析煤层重构区域煤柱应力分布情况及其承载特征，根据分析结果及长壁综采过程覆岩与煤柱应力分布变化规律，设计充填体强度及充填率；

S2，开展配比实验确定满足充填体强度、热值及流动性需求的充填材料配比；

S3，根据确定的充填材料配比配制充填料浆；

S4，根据充填料浆的流动性能，设计地面充填钻孔布置方案；

S5，设计充填泵送系统，将配制的料浆充填至煤层重构区域，对煤层重构区域一次全部充填并达到充填率要求；

S6，充填体在井下自然养护，取样检测达到设计强度后，即完成煤层重构区域的煤层重构工作。

6.根据权利要求1所述柱式空区充填重构煤层综合机械化回采方法，其特征在于，所述S1，应力分布情况的分析方法：采用数值计算软件建立符合煤层重构区域煤柱特征的模型进行模拟计算，分析其塑性区、应力分布情况；

所述承载特征的分析方法：采用有效区域理论或Wilson理论方法计算煤柱承载情况，并采用钻孔取样实验室测试煤柱力学性能以进一步验证煤柱实际承载特性；

然后，根据分析结果及长壁综采过程应力分布变化规律，结合煤层重构区域煤柱应力分布及煤柱承载特征，应用相似材料模拟实验、数值计算软件建立模型进行模拟计算，模拟分析不同充填体强度、不同充填率条件下进行长壁综采时覆岩与煤柱的应力分布规律，以此为依据确定充填体强度及充填率。