CN101586460B - 一种采煤固体物充填方法 - Google Patents

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Abstract

一种采煤固体物充填方法，利用地面堆积的固体物料作为工作面采空区的充填物料，将固体充填物料从地面通过垂直投料井直接投放到井下巷道内的胶带输送机，再通过井下胶带输送机运至采煤工作面端头，利用自移式充填物料转载机将固体充填物料转载到自夯式充填液压支架后尾梁下悬挂的固体充填开采输送机上，在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，实现底部卸料充填，并借助自夯式充填液压支架的夯实机构实现固体充填物料接顶压实。本方法不仅解决了建筑物下的压煤和回采率低等问题，而且为我国类似条件下“三下”压煤的“规模性”开采开创了一条新的技术途径，其方法简单，操作简便，回采率高，生产效率高，成本较低，具有广泛的实用性。

Description

一种采煤固体物充填方法
技术领域
本发明涉及煤矿一种固体物充填采煤的方法，尤其适用于“三下”压煤采用固体物充填开采的方法。
背景技术
随着经济的发展，社会的进步，企业的社会责任已形成共识。为保护稀缺资源，国家出台了一系列的政策，促使企业改变过去的“掠夺”式开采方式，强制企业提高资源回采率、伴生资源利用率。“三下”压煤的开采一直是值得关注的问题，据不完全统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”压煤就达137.9亿t，其中建下94.68亿t，占总压煤量的69％。为提高企业投入产出效益、延长矿井服务年限、减少资源浪费，提高矿井回采率是摆在我们面前的重大课题。同时，煤矿在生产中排放大量的固体废弃物矸石，传统的方式是直接堆放于地表，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”-矸石山。据统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，已占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿t的速度增加。此外，煤矿区自备电厂生产中排放大量粉煤灰，历年排放达到5亿t以上，且每年新增5～7千万t。这些固体物的任意排放给地面生态环境造成严重威胁，针对这些问题，从实现资源与环境协调发展的目的出发，寻求合理开发利用矿产资源、保护地表建筑与地下水资源和保护或改造地表环境技术途径成为必然。
目前国内外关于“三下”压煤开采的方式主要有：迁村开采、不迁村限厚开采、条带开采、就地或就近重建抗变形建筑、大面积协调开采、注浆减沉技术、充填开采等。国外多采用水沙及风力充填开采技术来控制地表下沉，我国曾在多个矿区进行过充填开采研究，有条带开采、掘巷充填开采、膏体及似膏体充填开采等减沉技术，以上技术虽然能有效地控制地表下沉，但其机械化程度相对较低、回采率低、生产成本高、生产效率差、规模小或部分处于研究阶段。研究一种以固体物包括矸石、黄土、粉煤灰等充填开采建筑物下压煤技术，提高煤炭资源的回收率，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单，操作简便，提高回采率和生产效率的采煤固体物充填方法。
本发明的采煤固体物充填方法：
a、在工业广场内沿开采煤层打一个垂直投料井；
b、沿投料井底部开掘与主要运输巷道相贯通的充填物料运送巷道；
c、在采煤工作面运料平巷的端头设置自移式充填物料转载机；
d、在采煤工作面设置自夯式充填液压支架和固体充填开采输送机；
e、在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，以控制地表下沉，保证地面建筑物安全使用；所述边采煤边充填的具体步骤：
(1)启动采煤机，按常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜；
(2)然后启动工作面充填开采输送机，并依次启动自移式充填物料转载机与胶带输送机运输机，对采空区进行固体物充填；
(3)充填从充填开采输送机机尾向机头方向依次进行；
(4)逐一打开固体充填开采输送机上的卸料口，通过自夯式充填液压支架上的夯实机构对固体充填物料进行推压并夯实；
(5)继续下一个边采煤边充填的循环，直至完成对整个采煤工作面的开采与充填。
有益效果：本发明由于在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，一方面有利于控制地表下沉，保证地面建筑物的安全使用，另一方面大大提高了煤炭的回采率，延长了矿井服务年限，解放“三下”压煤，提高矿井资源采出率，改善传统“三下”压煤开采技术导致了矿区资源极大浪费的局面，实现了矿区资源与环境协调开采的需要。本方法不仅解决了建筑物下的压煤和回采率低等问题，能实现建筑物下压煤的规模性开采，提高矿井煤炭采出率，而且成本较低，吨煤增加成本在30元～60元之间，而且为我国类似条件下“三下”压煤的“规模性”开采开创了一条新的技术途径，其方法简单，操作简便，回采率高，生产效率高，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的工作面布置图。
图中：1-固体充填物料，2-垂直投料井，3-自夯式充填液压支架，4-固体充填开采输送机，5-采空区，6-采煤工作面端头，7-自移式充填物料转载机，8-夯实机构，9-采煤机，10-刮板输送机，11-固体充填开采输送机机尾，12-固体充填开采输送机机头，13-胶带输送机，14-第一个卸料孔，15-第二个卸料孔，16-第三个卸料孔，17-工作面，18-充填物料运送巷道，19-运煤巷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
本发明的采煤固体物充填方法：在工业广场内沿开采煤层打一个垂直投料井2，在垂直投料井2底部开掘与主要运输巷道相贯通的充填物料运送巷道18；将矸石、黄土、粉煤灰等固体充填物料1从地面通过垂直投料井2直接投放到井下，通过充填物料运送巷道18内的胶带输送机13将混合好的矸石、黄土、粉煤灰等固体充填物料1运至采煤工作面端头6，在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，以控制地表下沉，保证地面建筑物安全使用。
边采煤边充填的具体步骤：按照正规循环割完一刀煤、移架、推溜，然后停止割煤，移直固体充填开采输送机机头12与机尾11，检查充填系统完好后准备开始充填；首先启动工作面固体充填开采输送机4，然后依次启动高位自移式充填物料转载机7与胶带输送机13等运输设备，通过自移式充填物料转载机7将矸石、黄土、粉煤灰等固体充填物料1转载到自夯式充填液压支架3后尾梁下悬挂的固体充填开采输送机4上，通过固体充填开采输送机4上的卸料孔，连续不断的将物料送入采空区5，对采空区5进行固体物充填，同进通过设在自夯式充填液压支架3尾部的夯实机构8不断推压，实现矸石、黄土、粉煤灰等固体充填物料1接顶压实。
充填从固体充填开采输送机机尾11向机头12方向依次进行，先打开固体充填开采输送机机尾11的第一个卸料孔14，对该段架后采空区5进行固体物充填，同时打开固体充填开采输送机4第二个卸料孔15，待第一个卸料孔14对应的架后区域固体物充填至一定高度，即固体充填物卸落并经固体充填开采输送机4的下部链条拉平到一定高度时，关闭第一个卸料孔14；关闭第一个卸料孔14时，同时打开第三个卸料孔16，往第二、三个卸料孔15、16卸料，并启动第一个卸料孔14下的充填区域内自夯式充填液压支架3的夯实机构8对已充填物的中上部进行夯实，推压充填物，使其与自夯式充填液压支架3后部的顶板接顶并压实；
待第二个卸料孔15充填区域内固体物充填至一定高度时，关闭第二个卸料孔15，对第一个卸料孔14后部夯实后出现的充填空间进行二次充填，同时启动第二个卸料孔15充填区域内自夯式充填液压支架的夯实机构8对已充填物的中上部进行压实，推压充填物，使其与自夯式充填液压支架3后部的顶板接顶并压实，依次在一个卸料孔区域内固体物充填和夯实工作反复2～3次，保证充填的固体物被压实接顶，依次类推，至使整个工作面全部充填并压实完毕，停止第一轮充填；停止采空区5充填工作，进行采煤、推溜、移架工作，进入下一次充填工艺。
某矿充填实例：
1设定垂直投料井2深度为350m，采用Φ510×12mm耐磨钢管作为投料井的下料管，壁厚取12mm，钻孔直径大于投料管外径15～25cm，采用的胶带输送机13运输能力大于450t/h；
(2)设定固体充填开采工作面17长度为50m，日循环6刀，两班生产，一班检修，循环进度为0.6m，日循环进度为3.6m，即工作面的推进速度为3.6m/d；每月按25天计，月推进度为90m/月；每年按300天计，年推进度为1080m；
(3)固体充填开采工作面17主要设备有：MG200/466-WDH采煤机；ZZC4800/16/32自夯式充填液压支架3；SGB630/150固体充填开采输送机4；SZZ-764/132自移式充填物料转载机7；SDJ-150运煤胶带输送机13和SGZ矸石与粉煤灰胶带输送机13。
(4)固体充填开采工作面17采用倾斜分层走向长壁法综合机械化采煤工艺，第一分层采高为3.0m；
(5)按照正规循环割完一刀煤、移架、推溜，然后停止割煤，移直固体充填开采输送机机头12与机尾11，检查充填系统完好后准备开始充填；
(6)首先启动固体充填开采工作面17的固体充填开采输送机4，然后依次启动高位自移式充填物料转载机7与胶带输送机13等运输设备，进行固体物采空区5充填；
(7)充填从固体充填开采输送机机尾11向机头12方向依次进行，即先打开固体充填开采输送机机尾11的第一个卸料孔14，对该段架后采空区5进行固体物充填，同时打开固体充填开采输送机4第2个卸料孔15，待第一个卸料孔14对应的架后区域固体物充填至一定高度，即固体充填物卸落并经固体充填开采运输机4的下部链条拉平到一定高度时，关闭第1个卸料孔14；
(8)关闭第一个卸料孔14时，同时打开第3个卸料孔16，往第2、3个卸料孔15、16卸料，并启动第一个卸料孔14下的充填区域内自夯式充填液压支架的夯实机构8对已充填物的中上部进行夯实，推压充填物，使其与自夯式充填液压支架3后部的顶板接顶并压实；
(9)待第二个卸料孔15充填区域内固体物充填至一定高度时，关闭第二个卸料孔15，对第一个卸料孔14后部夯实后出现的充填空间进行二次充填，同时启动第二个卸料孔15充填区域内自夯式充填液压支架的夯实机构8对已充填物的中上部进行压实，推压充填物，使其与自夯式充填液压支架3后部的顶板接顶并压实，依次在一个卸料孔区域内固体物充填和夯实工作反复2～3次，保证充填的固体物被压实接顶，依次类推，至使整个工作面全部充填并压实完毕，停止第一轮充填；
(10)停止采空区5充填工作，进行采煤、推溜、移架工作，进入下一次充填工艺。

Claims (1)

1.一种采煤固体物充填方法，其特征在于：
a、在工业广场内沿开采煤层方向打一个垂直投料井(2)；
b、在垂直投料井(2)底部开掘与主要运输巷道相贯通的充填物料运送巷道(18)；
c、在采煤工作面运料平巷的端头(6)设置自移式充填物料转载机(7)；
d、在采煤工作面(17)设置自夯式充填液压支架(3)和固体充填开采输送机(4)；
e、在采煤工作的过程中，实施边采煤边充填，以控制地表下沉，保证地面建筑物安全使用；所述边采煤边充填的具体步骤：
(1)启动采煤机(9)，按常规采煤方法完成割一刀煤、移架、推溜；
(2)然后启动工作面充填开采输送机(4)，并依次启动自移式充填物料转载机(7)与胶带输送机(13)，对采空区(5)进行固体物充填；
(3)充填从充填开采输送机机尾向机头方向依次进行；
(4)逐一打开固体充填开采输送机(4)上的卸料口，通过自夯式充填液压支架(3)上的夯实机构(8)对固体充填物料进行推压并夯实；
(5)继续下一个边采煤边充填的循环，直至完成对整个采煤工作面的开采与充填。 
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