CN103993881A - 一种长壁巷式胶结充填开采方法 - Google Patents

Abstract

一种长壁巷式胶结充填开采方法，利用走向长壁采煤法的生产系统，用综掘机代替采煤机破煤，即通过综掘机开掘区段运输巷和回风巷之间的联络巷进行掘进采煤，联络巷掘出后，在联络巷下端头施工挡墙，形成充填空间，利用胶结充填技术充填联络巷。在充填联络巷的同时，掘进另外一条联络巷，实现“掘巷出煤，巷内充填”循环作业的胶结充填开采技术。技术具有系统简单灵活，充填密实，可以实现完全无煤柱开采，控制覆岩移动效果好等优点，适用于中小型矿井开采“三下”等特殊条件下的煤层的开采。

Description

一种长壁巷式胶结充填开采方法

技术领域

本发明涉及煤矿一种长壁巷式胶结充填开采方法，尤其适用于“三下”压煤及其他特殊地质条件下的胶结充填开采。

背景技术

针对“三下”压煤和其他特殊地质条件下的煤层而言，为了在开采过程中控制覆岩移动破坏、降低采动影响，充填采煤法是目前应用广泛的开采方法。传统的采空区充填开采方法主要包括固体充填采煤法，膏体充填采煤法和高水充填采煤法等，这些充填开采方法虽然能够控制上覆岩层移动和地表沉陷，也能够降低采动影响和矿压显现，但是均需要布置专用的充填支架等相关设备，不仅工艺复杂无法保证高充实率，而且投资巨大，给一些中小型矿井带来很大的压力。

胶结充填始于20世纪50年代的加拿大，经过几十年的发展，高浓度的胶结充填技术现在已经被应用于实践。该技术是以矿井矸石和粉煤灰为主要充填材料，在胶结料的作用下按照一定的配比拌合制成无需脱水处理的高浓度浆体，采用充填泵通过管道泵送至井下，适时充填采空区的开采方法。胶结充填材料由于其自身的流体特性，并且凝固后具有很好的承压能力和抗变形能力，结合充填空间的布置，可以保证充填过程中的高充实率。但是现有的胶结充填采煤技术主要是以综采技术为依托的，需要专用的充填采煤液压支架，不仅投入大，而且缺乏灵活性，不适合在中小型矿井中推广应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种易于操作、安全可靠、充填效果好的胶结充填开采方法。

技术方案：本发明的长壁巷式胶结充填开采方法，包括从采区运输上山巷道至区段边界方向掘进以形成区段运输平巷；从采区轨道上山巷道至区段边界方向掘进形成区段回风平巷；再通过施工边界回风巷将区段运输平巷和区段回风平巷贯通，其特征在于：

预留煤柱，由内向外跳跃式进行掘巷出煤工艺和巷内充填工艺，先用综掘机按采掘宽度a从区段运输平巷至区段回风平巷开掘第一联络巷道采煤，再对第一联络巷道进行充填；之后在间隔3倍采掘宽度a处开掘第二联络巷道采煤，并对第二联络巷道进行充填；接着在已充填稳定后的第一联络巷道侧开掘第三联络巷道采煤，并对第三联络巷道进行充填，再在已充填稳定后的第二联络巷道侧开掘巷道采煤和充填，依次循环进行，隔3倍采掘宽度a处开掘下一巷道采煤并充填，再在已充填稳定后的巷道侧开掘巷道采煤和充填，直至完成整个压煤工作面。

所述的掘巷出煤工艺中，开掘区段运输平巷和区段回风平巷之间的第一联络巷道采煤巷道时的掘进仰角不小于3°。

所述的巷内充填工艺：

a.每次充填之前在待充填第二联络巷道下端与区段运输平巷相交处施工挡墙；

b.充填分三次完成：第一次充填待挡墙处充填料浆高度达到2m时停止，等待16h后再进行第二次充填；第二次充填待充填巷道下端料浆高度达到整个挡墙后停止，等待16h后再进行第三次充填；第三次充填直到充满整条巷道为止。

有益效果：本发明在胶结充填开采技术的基础上，结合长壁采煤法和巷式采煤法的思想，提出长壁巷式胶结充填开采技术，无需使用专用充填支架，成本低廉，可以实现高充实率，达到控制上覆岩层移动破坏及地表变形、降低采动影响范围的目的，是中小型矿井开采“三下”及特殊地质条件下煤层的理想技术。利用走向长壁采煤法的生产系统，用综掘机代替采煤机破煤，即通过综掘机开掘区段运输巷和回风巷之间的联络巷进行掘进采煤，通风系统与传统掘进面无异，并且较传统长壁采煤法采动影响范围小；联络巷掘出后，在下端施工挡墙形成充填空间，利用联络巷自身设计的倾角采用胶结充填材料充填联络巷，充填体承载能力高，充实率高，对围岩移动破坏控制效果明显；在充填巷道的同时，在采动影响范围外掘进另外一条巷道，可实现“掘巷出煤，巷内充填”的循环作业。其系统简单灵活，充填密实，对胶结充填材料的凝固时间要求较低，控制覆岩移动效果好，无需专用充填支架，设备投入低，对于中小型矿井开采“三下”等特殊地质条件下的压煤显示出极强的技术优势和广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的长壁巷式胶结充采开采布置示意图。

图2是本发明的长壁巷式胶结充采开采A-A剖视图。

图3是本发明的长壁巷式胶结充采开采B-B剖视图。

图4是本发明的巷内充填工艺示意图。

图中：1-采区运输上山；2-采区轨道上山；3-区段运输平巷；4-区段回风平巷；5-边界回风巷；6-第三联络巷道；7-第二联络巷道；8-第一联络巷道；9-胶结充填材料输送管路；10-挡墙；11-巷内第一次充填区域；12-巷内第二次充填区域；13-巷内第三次充填区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1～图3所示，本发明的长壁巷式胶结充填开采方法：从采区运输上山巷道1开切口，并在煤体内自运输上山巷道至区段边界方向掘进以形成区段运输平巷3；从采区轨道上山巷道2开切口，并在煤体内自轨道上山巷道至区段边界方向掘进形成区段回风平巷4；当区段运输平巷3、区段回风平巷4两巷道掘进至区段边界时，停止掘进，通过施工边界回风巷5将区段运输平巷3、区段回风平巷4贯通，形成初始的长壁生产系统；在形成的长壁系统基础上实施巷式胶结充填开采工艺，具体步骤如下：

(1)预留煤柱，由内向外跳跃式进行掘巷出煤工艺和巷内充填工艺，从区段运输平巷3沿煤层，仰角不小于3°向区段回风平巷4按采掘宽度为a开掘的第一联络巷道8，此时第一联络巷道8为出煤巷道；

(2)待第一联络巷道8贯通后，撤出巷内的综掘机等设备，在区段运输平巷3内距第一联络巷道8距离为3倍采掘宽度a的位置开掘第二联络巷道7，第二联络巷道7的宽度同样为采掘宽度a，此时第二联络巷道7为出煤巷道；同时在巷道8与区段运输平巷3相交处施工挡墙10，然后通过胶结充填材料输送管路9从区段回风平巷4与第一联络巷道8相交的一端向第一联络巷道8内充填胶结充填材料，直至充满整条巷道；

(3)待第二联络巷道7贯通后，撤出巷内的综掘机等设备，紧贴第一联络巷道8内已经稳定的充填体开掘第三联络巷道6，同时在第二联络巷道7与区段运输平巷相交处施工挡墙10，然后通过胶结充填材料输送管路9从区段回风平巷4与第二联络巷道7相交的一端向第二联络巷道7内充填胶结充填材料，直至充满整条巷道；

(4)待第三联络巷道6贯通后，撤出巷内的综掘机等设备，紧贴第二联络巷道7内已经稳定的充填体开掘下一条巷道，同时通过胶结充填材料输送管路9对第三联络巷道6进行充填；

(5)待第一联络巷8与第二联络巷7之间3a宽度的煤柱开采完毕后，在距离本循环内最后一条刚充填完毕的联络巷向外3a的位置开掘新的联络巷，开始新的采煤充填作业循环，直至完成整个区域的充填开采。

如图4所示，为巷内具体充填工艺，以第二联络巷道7内充填为例说明，具体步骤为：

(1)充填前首先在第二联络巷道7内下端和区段运输平巷3相交处施工挡墙10，确保胶结充填料浆不会漏到区段运输平巷3内；

(2)巷内充填分三次完成，第一次充填待挡墙10处充填料浆高度达到2m时停止，形成巷内第一次充填区域11，等待16h胶结材料初步凝固后再进行第二次充填；

(3)第二次充填待充填巷道下端料浆高度达到整个挡墙10后停止，形成巷内第二次充填区域12，16h后再进行第三次充填；

(4)第三次充填直到充满整条巷道为止，形成巷内第三次充填区域13。每次充填工作结束后都需要用清水清洁管路内的余料。

Claims (3)

1.一种长壁巷式胶结充填开采方法，包括从采区运输上山巷道(1)至区段边界方向掘进以形成区段运输平巷(3)；从采区轨道上山巷道(2)至区段边界方向掘进形成区段回风平巷(4)；再通过施工边界回风巷(5)将区段运输平巷(3)和区段回风平巷(4)贯通，其特征在于：

预留煤柱，由内向外跳跃式进行掘巷出煤工艺和巷内充填工艺，先用综掘机按采掘宽度a从区段运输平巷(3)至区段回风平巷(4)开掘第一联络巷道(8)采煤，再对第一联络巷道(8)进行充填；之后在间隔3倍采掘宽度a处开掘第二联络巷道(7)采煤，并对第二联络巷道(7)进行充填；接着在已充填稳定后的第一联络巷道(8)侧开掘第三联络巷道(6)采煤，并对第三联络巷道(6)进行充填，再在已充填稳定后的第二联络巷道(7)侧开掘巷道采煤和充填，依次循环进行，隔3倍采掘宽度a处开掘下一巷道采煤并充填，再在已充填稳定后的巷道侧开掘巷道采煤和充填，直至完成整个压煤工作面。

2.根据权利要求1所述的一种长壁巷式胶结充填开采方法，其特征在于：所述的掘巷出煤工艺中，开掘区段运输平巷(3)和区段回风平巷(4)之间的第一联络巷道(8)采煤巷道时的掘进仰角不小于3°。

3.根据权利要求1所述的一种长壁巷式胶结充填开采方法，其特征在于：所述的巷内充填工艺：

a.每次充填之前在待充填第二联络巷道(7)下端与区段运输平巷(3)相交处施工挡墙(10)；

b.充填分三次完成：第一次充填待挡墙(10)处充填料浆高度达到2m时停止，等待16h后再进行第二次充填；第二次充填待充填巷道下端料浆高度达到整个挡墙后停止，等待16h后再进行第三次充填；第三次充填直到充满整条巷道为止。