CN103821515B - 一种对拉工作面充填采煤工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用在煤矿的采煤方法技术领域，特别涉及一种对拉工作面充填采煤工艺，所述充填采煤工艺包括以下步骤：S1对拉工作面区域划分为多阶段采场巷道；S2对第一阶段的每条对拉采场巷道依次进行煤炭采掘，同时对其进行充填，直至完成第一阶段的所有采场巷道的开采和充填；S3采用步骤S2中的充填开采方法，在前一阶段的充填体强度达到设计要求后，对下一阶段的采场巷道进行开采和充填，直至完成整个采煤工作面的煤炭开采和充填。本发明提供一种生产效率较高、资源回收率高、成本相对较低、地表沉降控制效果好、环境友好的井工煤矿充填开采工艺，该工艺适应于各种形状的压煤块段开采。

Description

一种对拉工作面充填采煤工艺

技术领域

本发明涉及应用在煤矿的采煤方法技术领域，特别涉及一种对拉工作面充填采煤工艺。

背景技术

煤炭在我国能源消费结构中占70%左右，但煤炭资源中“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤普遍存在且占有较大的比例，传统“三下”压煤开采方式存在资源回收率低、对上覆岩层水体及地表环境破坏严重等弊端，充填开采技术是“三下”压煤开采的有效途径，具有提高“三下”压煤采出率、减少冲击地压和煤层自燃等矿井灾害、减少开采对覆岩水体及地表环境破坏等优点。“三下”压煤充填开采最迫切需要解决的技术难题是适应高效开采的充填开采技术和廉价高效的充填材料问题。

现有“三下”压煤充填开采部分采用旺格维利采煤法（简称旺采）。旺采是一种短壁式开采方法。旺采的适用条件为：1、抗压强度大、埋藏较浅的煤层，对多煤层开采区，煤层层间距离越大对下层的回采越有利；2、低瓦斯或不易自燃煤层；3、煤层倾角小于8°的近水平煤层；4、大型井田的边角煤、不规则区域和不适宜布置综采工作面的小型井田；5、顶板中等稳定、底板不易软化的煤层。旺采以其机械化程度高、生产能力大、资源回收率高、生产系统简单、生产管理较为简单等特点，被广泛应用。

高水材料充填是近年来发展起来的新型充填技术，以其良好的流动性实现了自流充填，充填浆液凝固后形成充填体可以有效的控制顶板覆岩移动，满足生产需要。

以上所述的高水材料充填技术仍然存在着生产规模小、产业集中度低等弊端；高水材料的良好流动性同样导致了工作面密封困难，制约了生产效率的提升。此外，长壁工作面需布置在压煤块段规整的区域，对于不规整的区域压煤适应性较差，且存在前期成本投入较高等问题。

为了解决以上问题，本发明做了有益改进。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种对拉工作面充填采煤工艺，有效适应各种复杂压煤块段的开采需要，实现高效绿色开采。

（二）技术方案

本发明是通过以下技术方案实现的：一种对拉工作面充填采煤工艺，包括以下步骤：

S1将采煤工作面布置为两翼对称的对拉工作面区域，所述采煤工作面在对拉工作面区域之间形成集中运输巷道，并将所述对拉工作面区域划分为多阶段采场巷道；

S2对第一阶段的每条采场巷道依次进行煤炭采掘，同时对第一阶段的每条开采完毕的采场巷道进行充填，直至完成第一阶段的所有采场巷道的开采和充填；

S3采用步骤S2中的充填开采方法，在前一阶段的充填体强度达到设计要求后，再对下一阶段的采场巷道进行开采和充填，直至完成整个采煤工作面的煤炭开采和充填。

其中，所述步骤S1中，按照“同一阶段在对拉工作面同一翼的相邻采场巷道之间至少间隔一个采场巷道”的方式进行采场巷道的布置。

进一步，步骤S1中，将所述对拉工作面划分为2～4个阶段的对拉采场巷道。

其中，步骤S1中，在布置完成对拉工作面区域后，确定工作面采场巷道的宽度和开口角度。

其中，步骤S2中，每条采场巷道通过连续采煤机采煤，利用梭车运煤至集中运输巷道的皮带输送机上，运出采煤工作区。

进一步，当完成一条采场巷道的开采后，对该条采场巷道进行顶板支护，同时，进行另一翼工作面上的采场巷道的开采。

其中，应用所述连采连运设备中的连续采煤机按照截割工艺进行采掘。

进一步，步骤S2中，所述充填操作具体包括以下步骤：

采场巷道采掘完毕后，即进行充填准备工作；

当采场巷道具备“一充一备”的条件后，开始对采场巷道进行充填；所述采场巷道充填操作按照“洗管—制浆—充填—洗管—充填完毕”的充填工艺，完成充填操作。

再进一步，所述充填准备工作，包括以下步骤：

1）管路布置：根据采场巷道的顶底板标高变化剖面图，布置充填管路和排气管路，并进行管路吊挂连接；然后在采场巷道密闭墙外侧安装管路控制阀门；

2）端头密闭：修建采场巷道端头密闭墙，从而使所述采场巷道形成充填密闭空间。

具体地，步骤S1中，所述对拉工作面适应于煤层倾角小于17°的缓倾斜煤层开采，并使所述集中运输巷道的方向与煤层走向一致；所述采场巷道方向与所述集中运输巷道方向成40°～90°的夹角。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明是一种生产效率高、资源回收率高、成本相对较低、对上覆岩层水体及地表环境保护效果较好的井工煤矿充填开采工艺，该工艺适应于各种形状的压煤块段开采。

2、本发明结合高水材料充填效率较高的特点，配合连采成套设备进行对拉生产，最大限度的发挥了充填开采系统的效能，不仅可满足煤矿的规模化生产，大大提高开采效率，而且分阶段开采对上覆岩层和地表的扰动大大减小，可以很好的保护上覆岩层水体和地表建（构）筑物、是一种环境友好型的绿色开采方法。

3、本发明采用的充填开采可以实现矿井灾害的防治，杜绝采空区瓦斯涌出、突水、积水和煤层自燃等灾害，是十分理想的煤柱开采方法。

附图说明

图1是本发明的旺格维利对拉工作面的采场巷道布置图；

图2为图1中A区域的放大图；

图3为B区域的放大图；

图4为对拉工作面第一阶段充填开采完毕状态图。

图中所示，附图标记清单如下：

1、集中运输巷道，2、工作面顺槽，3、回风巷，4、采场巷道，5、连续采煤机，6、梭车，7、皮带输送机，8、采场巷道封堵挡墙，9、充填管路，10、控制阀门，11、排气管路，12、充填采场巷道，13、备充采场巷道，14、充填完毕的采场巷道，15、留设煤柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种旺格维利对拉工作面充填采煤工艺，包括以下步骤:

S1采煤工作面布置：将采煤工作面布置为两翼对称的对拉工作面区域，所述采煤工作面在对拉工作面区域之间形成集中运输巷道，并且将所述对拉工作面区域划分为多阶段采场巷道。

①根据工作面的地质采矿条件，布置两翼对称的对拉工作面区域，并且在对拉工作面区域之间形成集中运输巷道；

②确定工作面采场巷道宽度和开口角度，划分工作面的采场巷道布置；其中，按照“同一阶段在对拉工作面同一翼的相邻采场巷道之间至少间隔一个采场巷道”的方式进行采场巷道的布置。

③根据工作面煤层及围岩条件，确定工作面的开采方式，即划分工作面的开采阶段，一般采用2～4阶段为宜；即，可将同一阶段在对拉工作面同一翼的相邻采场巷道之间间隔1～3个采场巷道。

○4所述对拉工作面设置呈缓倾斜煤层，煤层倾角小于17°，并使所述集中运输巷道的方向与煤层走向一致；所述采场巷道方向与所述集中运输巷道方向成一定夹角，所述夹角介于40°～90°之间。

S2对第一阶段的每条采场巷道依次进行采掘，同时对开采完毕的采场巷道进行充填，直至完成第一阶段的所有采场巷道的开采和充填；

其中，每条采场巷道通过连续采煤机进行开采，利用梭车将煤炭运至集中运输巷道的皮带输送机上，运出采煤工作区。

具体地，在工作面集中运输巷内，依次布置连采连运设备：所述连采连运设备包括连续采煤机、梭车、转载机、皮带输送机和运料铲车。

开采操作：所述的旺格维利对拉工作面采煤方式为连续采煤机割煤、破煤和落煤，每采完一循环后便对该条采场巷道进行顶板支护，同时，进行工作面另一翼采场巷道的开采。即，连续采煤机按照截割工艺进行采掘，完成一个截割循环后，连续采煤机及梭车退出所述采场巷道，到另一翼采掘。锚杆钻车进入该条采场巷道进行顶板支护，完成一个循环进度。

充填操作：

所述充填操作具体包括以下步骤：

采场巷道采掘完毕后，即进行充填准备工作；具体包括：

1）管路布置：根据采场巷道的顶底板标高变化剖面图，在采场巷道内顶板上布置充填管路和排气管，充填管路和排气管口均布置在顶板最大标高处；然后在采场巷道密闭墙外侧安装管路控制阀门；

2）端头密闭：修建采场巷道端头密闭墙，从而使所述采场巷道形成充填密闭空间。

当采场巷道具备“一充一备”的条件后，开始对采场巷道进行充填；“一充一备”的条件是指：所述采煤工作面上，同一阶段采掘工作已经有两条采场巷道完成开采，其中一条可进行充填，另一条进行充填准备。

所述采场巷道充填操作按照“洗管—制浆—充填—洗管—充填完毕”的充填工艺，对该采场巷道一次完成充填作业。

S3采用步骤S2中的充填开采方法，在前一阶段的充填体强度达到设计要求后，对下一阶段的采煤巷道进行开采和充填，直至完成整个采煤工作面的煤炭开采和充填。

实施例一：

图2是采场巷道割煤推进状态图；图3是采场巷道充填工艺图，图4所示为工作面选用“采一留三”开采方案，即分四个阶段进行回采时，第一阶段充填开采完毕后的状态图。以下结合附图对技术方案进一步说明。

首先，各采煤设备、配套设备、工具、辅助材料均处于准工作状态；

按采煤工艺进行采煤准备；采煤工作面上设有工作面顺槽2和回风巷3。

然后用连续采煤机5进行割煤、落煤和装煤，通过梭车6将采场巷道4内的煤炭运输至集中运输巷道1的皮带输送机7；

然后，完成一个截割循环后，连续采煤机5退出，锚杆钻车进入进行顶板支护，完成后进入下一循环。

采场巷道4开采完毕后，布置充填管路9及排气管路11，工作面端头安装控制阀门10等，对两端头进行用采场巷道密闭挡墙8的修建，形成充填条件。

当具备“一充一备”条件后，开始进行充填，如图3所示，一条充填采场巷道12，一条备充采场巷道13。此时，可对12采场巷道进行“洗管—制浆—充填—洗管—充填完毕”的充填工序，多余浆液充填至备充采场巷道13中。

最后，当一个阶段充填开采结束后，如图4所示，整个采煤工作面上包括充填完毕的采场巷道14和充填完毕的采场巷道之间的留设煤柱15。待充填体达到设计强度后，进行下一阶段的充填开采，直至整个工作面开采完毕。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和调整，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1将采煤工作面布置为两翼对称的对拉工作面区域，所述采煤工作面在对拉工作面区域之间形成集中运输巷道，并将所述对拉工作面区域划分为多阶段采场巷道；

S2对第一阶段的每条采场巷道依次进行煤炭采掘，同时对第一阶段的每条开采完毕的采场巷道进行充填，直至完成第一阶段的所有采场巷道的开采和充填；

S3采用步骤S2中的充填开采方法，在前一阶段的充填体强度达到设计要求后，再对下一阶段的采场巷道进行开采和充填，直至完成整个采煤工作面的煤炭开采和充填；

步骤S2中，所述充填操作具体包括以下步骤：

1)采场巷道采掘完毕后，即进行充填准备工作；

2)当采场巷道具备“一充一备”的条件后，开始对采场巷道进行充填；所述采场巷道充填操作按照“洗管—制浆—充填—洗管—充填完毕”的充填工艺，完成充填操作。

2.根据权利要求1所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，所述步骤S1中，按照“同一阶段在对拉工作面同一翼的相邻采场巷道之间至少间隔一个采场巷道”的方式进行采场巷道的布置。

3.根据权利要求2所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，步骤S1中，将所述对拉工作面划分为2～4个阶段的采场巷道。

4.根据权利要求1所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，步骤S1中，在布置完成对拉工作面区域后，确定工作面采场巷道的宽度和开口角度。

5.根据权利要求1所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，步骤S2中，每条采场巷道通过连采设备进行开采，通过梭车将煤炭运至集中运输巷道的皮带输送机上，运出采煤工作区。

6.根据权利要求5所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，当完成一条采场巷道的一个采煤循环后，对该条采场巷道顶板进行支护，同时，进行工作面另一翼采场巷道的开采。

7.根据权利要求1所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，所述充填准备工作，包括以下步骤：

1)管路布置：根据采场巷道的顶底板标高变化剖面图，布置充填管路和排气管路，并进行管路吊挂连接；然后在采场巷道密闭墙外侧安装管路控制阀门；

2)端头密闭：修建采场巷道端头密闭，从而使所述采场巷道形成密闭充填空间。

8.根据权利要求1所述的对拉工作面充填采煤工艺，其特征在于，步骤S1中，所述采场巷道方向与集中运输巷道方向成40°～90°的夹角。