CN104153807A - 一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法 - Google Patents
一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，包括以下步骤：（1）绘制下分层老巷与上分层工作面层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系；（2）布置充填巷：沿上分层工作面的顶板开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷；（3）封闭下分层老巷；（4）布置窥视钻孔和充填钻孔；（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料，自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪实时观看充填效果。与现有技术相比，本发明通过充填巷的布置，有效的消除了充填材料早凝固堵塞下分层老巷局部空间而引起的充填不实现象，提高了下分层老巷的充填效果。
Description
技术领域
本发明涉及厚煤层分层开采领域，具体涉及一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，尤其是针对存在高冒区的下分层老巷。
背景技术
厚煤层分层开采能够有效的解决厚煤层开采时的顶板支护问题和采空区处理问题，有利于在此类煤层条件下实现安全生产，提高资源采出率及获取较好的采煤工作面技术经济指标。目前厚煤层分层开采在我国已具有成熟的采煤工艺、巷道布置及工作面技术管理等方面的经验。
山西省煤炭资源丰富，且厚煤层广泛分布，但是数以千计的小煤矿的无序开采，滋生了资源浪费、环境破坏、事故频发等一系列问题，因此淘汰落后煤炭产能，关停小煤矿，是山西省煤矿安全生产的重要举措，也是煤炭资源整合、环境资源保护的大势所迫。
由于过去私人小煤矿开采规划不合理，且普遍采用落后的高落式回采采煤方法，导致这些厚煤层中存在大量的老巷和高落式破坏区，基本没有整块资源。随着山西省近几年煤炭资源整合，消除了传统的私人小煤矿，使之成为资源整合矿井，在这些被整合矿井的后期生产过程中，由于矿井自身的原因，（如矿井原有回采工作面的设备限制了煤层开采的高度，购置先进的大采高综采设备成本太高）无法实现一次采全高，因此这些资源整合矿井普遍采用下行分层开采方法来开采厚煤层，但在布置正规采煤工作面分层开采厚煤层的过程中，由于存在大量的下分层老巷和高落式破坏区，当上分层工作面推进至下分层老巷上方时，如不对下分层老巷进行充填处理会出现地压显现、冒顶、支架下陷，造成安全事故，导致上分层工作面不能正常推进回采。以往过下分层老巷方法基本全靠搬家倒面方法，需要留着大量的保护煤柱，造成煤炭资源大量损失。加上下分层老巷由于年久失修，存在瓦斯积聚、顶板垮落、老空积水等安全隐患，制约安全生产，难以实现整块资源安全回采，上下分层工作面均不能正常回采，频繁的搬家倒面，占用大量生产时间和增加开采费用，严重威胁煤矿的安全生产，同时降低了煤炭资源的回采率和回采工效。
对下分层老巷充填在一定程度上可以解决上述下分层老巷对开采的影响问题，但传统的下分层老巷充填方法存在对下分层老巷充填不实问题。其主要原因有：下分层老巷多数年久失修，支护失效，存在大量高落式破坏区，冒落矸石13堆积在下分层老巷内，采用传统充填法时，充填材料7是自流体，沿着图中A向流动，靠流动势能充填下分层老巷，冒落堆积的矸石大大降低了充填浆液的流动性，使得充填材料出现早凝现象，形成充填区9，造成下分层老巷局部封堵，无法再对老巷下部空间以及高冒区进行充填，出现未填充区10，导致下分层老巷整体充填效果差，如图1所示。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，从而彻底改善资源整合矿井开采环境，最大限度的回收煤炭资源，延长资源枯竭矿井寿命，促进矿井的持续健康发展，具有很大的现实意义。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，包括以下步骤：
（1）绘制下分层老巷与上分层工作面层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系；
（2）布置充填巷：沿上分层工作面的顶板开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷；
（3）封闭下分层老巷：将下分层老巷上下端头封闭，使下分层老巷形成封闭空间；
（4）布置窥视钻孔和充填钻孔：在充填巷内底脚处，沿着垂直或斜交充填巷长轴线方向，往下分层老巷打窥视钻孔，打窥视钻孔后抽排下分层老巷内的瓦斯，然后通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察并确定充填钻孔的位置，然后在确定的位置打充填钻孔，并在所述充填钻孔中布置钢塑管作为充填管；
（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料，自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察下分层老巷内的充填状况，实时观看充填效果。
为避开下分层老巷的矿山压力的影响，所述步骤（2）中充填巷与下分层老巷之间的水平距离为5-10m，充填巷的断面尺寸为高：1.8-2.5m、宽：2.0-2.5m。
为保证充填巷和工作面回采安全，所述充填巷采用玻璃钢锚杆支护。
为确保对下分层老巷的充填效果，所述步骤（4）中相邻充填钻孔间隔为8-10m，所述充填钻孔的孔径Φ均为110-160mm。
所述步骤（4）中布置窥视钻孔和充填钻孔时，如果窥视钻孔打到下分层老巷中间或下分层老巷高冒区的顶部，窥视钻孔可以直接作为充填钻孔；如果窥视钻孔打到下分层老巷高冒区，但是没有打到下分层老巷高冒区的顶部，通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察定位下分层老巷高冒区的顶部，向下分层老巷高冒区的顶部打充填钻孔，通过充填钻孔将充填巷与下分层老巷高冒区连通。
在布置窥视钻孔和充填钻孔时均采用坑道钻机进行打孔。
所述步骤（5）中充填材料为高水膨胀充填材料：以粉煤灰为主料，延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂为辅料，主料和辅料一起与水充分搅拌混合后，制成水料质量比为0.7：1的充填料浆。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
1）本发明通过充填巷的布置，有效的消除了充填材料早凝固堵塞下分层老巷局部空间而引起的充填不实现象，提高了下分层老巷的充填效果，达到了下分层老巷整体充填的目的；
2）本发明通过布置窥视钻孔和充填钻孔，能够准确确定充填钻孔的设置位置，从而有效解决了厚煤层分层开采时存在高冒区的下分层老巷内充填的问题；
3）本发明有效的解决了上分层工作面回采期间，由于下分层老巷充填不实造成工作面矿山压力显现、冒顶、支架下陷；下分层老巷得到有效充填后，保证了上分层工作面可以正常推进回采；
4）本发明解决了现有充填方法的不足之处，确保对下分层老巷的充填效果，有效解决下分层老巷与上分层回采工作面正常推进之间的矛盾，改善资源整合矿井开采环境，最大限度的回收煤炭资源，延长资源枯竭矿井寿命，促进矿井的持续健康发展；
5）本发明通过管道将充填材料输送到充填巷，节省了井下空间；
6）本发明采用充填材料为高水膨胀充填材料，具体有流动性好、凝固时间短、膨胀性好，抗风化性能良好的优点，充填老巷接顶效果好。
附图说明
图1为现有技术中充填方法充填后效果示意图。
图2为本发明中充填巷、上分层工作面及下分层老巷的位置关系图。
图3为图2的水平投影视图。
图4为图3的A-A视图。
图5为图3的B-B视图。
图6为图3的C-C视图。
具体实施方式
实施例1
如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，包括以下步骤：
（1）绘制下分层老巷1与上分层工作面2层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系，同时标注出采空区12；
（2）布置充填巷：沿上分层工作面的顶板3开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷4，充填巷与下分层老巷之间的水平距离为5m，充填巷的断面尺寸为高：1.8m、宽：2.0m，所述充填巷采用玻璃钢锚杆支护；（3）封闭下分层老巷：将下分层老巷上下端头封闭，使下分层老巷形成封闭空间；（4）布置窥视钻孔和充填钻孔：在充填巷内底脚处，沿着垂直或斜交充填巷长轴线方向，采用坑道钻机8往下分层老巷打窥视钻孔5，打窥视钻孔后抽排下分层老巷内的瓦斯，然后通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察并确定充填钻孔的位置，然后在确定的位置采用坑道钻机8打充填钻孔6，并在所述充填钻孔中布置钢塑管作为充填管，所述相邻充填钻孔间隔为8m，所述充填钻孔的孔径Φ均为110mm；如果窥视钻孔打到下分层老巷中间或下分层老巷高冒区的顶部，窥视钻孔可以直接作为充填钻孔；如果窥视钻孔打到下分层老巷高冒区，但是没有打到下分层老巷高冒区的顶部，通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察定位下分层老巷高冒区的顶部，向下分层老巷高冒区的顶部打充填钻孔，通过充填钻孔将充填巷与下分层老巷高冒区11连通；
（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料7，该充填材料为高水膨胀充填材料：以粉煤灰为主料，延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂为辅料，主料和辅料一起与水充分搅拌混合后，制成水料质量比为0.7：1的充填料浆；自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察下分层老巷内的充填状况，实时观看充填效果。
实施例2
如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，包括以下步骤：
（1）绘制下分层老巷1与上分层工作面2层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系，同时标注出采空区12；
（2）布置充填巷：沿上分层工作面的顶板3开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷4，充填巷与下分层老巷之间的水平距离为8m，充填巷的断面尺寸为高：2.0m、宽：2.2m，所述充填巷采用玻璃钢锚杆支护；
（3）封闭下分层老巷：将下分层老巷上下端头封闭，使下分层老巷形成封闭空间；
（4）布置窥视钻孔和充填钻孔：在充填巷内底脚处，沿着垂直或斜交充填巷长轴线方向，采用坑道钻机8往下分层老巷打窥视钻孔5，打窥视钻孔后抽排下分层老巷内的瓦斯，然后通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察并确定充填钻孔的位置，然后在确定的位置采用坑道钻机8打充填钻孔6，并在所述充填钻孔中布置钢塑管作为充填管，所述相邻充填钻孔间隔为9m，所述充填钻孔的孔径Φ均为130mm；如果窥视钻孔打到下分层老巷中间或下分层老巷高冒区的顶部，窥视钻孔可以直接作为充填钻孔；如果窥视钻孔打到下分层老巷高冒区，但是没有打到下分层老巷高冒区的顶部，通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察定位下分层老巷高冒区的顶部，向下分层老巷高冒区的顶部打充填钻孔，通过充填钻孔将充填巷与下分层老巷高冒区（11）连通；
（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料7，该充填材料为高水膨胀充填材料：以粉煤灰为主料，延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂为辅料，主料和辅料一起与水充分搅拌混合后，制成水料质量比为0.7：1的充填料浆；自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察下分层老巷内的充填状况，实时观看充填效果。
实施例3
如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，包括以下步骤：
（1）绘制下分层老巷1与上分层工作面2层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系，同时标注出采空区12；
（2）布置充填巷：沿上分层工作面的顶板3开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷4，充填巷与下分层老巷之间的水平距离为10m，充填巷的断面尺寸为高：2.5m、宽：2.5m，所述充填巷采用玻璃钢锚杆支护；
（3）封闭下分层老巷：将下分层老巷上下端头封闭，使下分层老巷形成封闭空间；
（4）布置窥视钻孔和充填钻孔：在充填巷内底脚处，沿着垂直或斜交充填巷长轴线方向，采用坑道钻机8往下分层老巷打窥视钻孔5，打窥视钻孔后抽排下分层老巷内的瓦斯，然后通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察并确定充填钻孔的位置，然后在确定的位置采用坑道钻机8打充填钻孔6，并在所述充填钻孔中布置钢塑管作为充填管，所述相邻充填钻孔间隔为10m，所述充填钻孔的孔径Φ均为160mm；如果窥视钻孔打到下分层老巷中间或下分层老巷高冒区的顶部，窥视钻孔可以直接作为充填钻孔；如果窥视钻孔打到下分层老巷高冒区，但是没有打到下分层老巷高冒区的顶部，通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察定位下分层老巷高冒区的顶部，向下分层老巷高冒区的顶部打充填钻孔，通过充填钻孔将充填巷与下分层老巷高冒区（11）连通；
（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料7，该充填材料为高水膨胀充填材料：以粉煤灰为主料，延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂为辅料，主料和辅料一起与水充分搅拌混合后，制成水料质量比为0.7：1的充填料浆；自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察下分层老巷内的充填状况，实时观看充填效果，以实现对存在冒落矸石13堆积的下分层老巷完全充填。
Claims (7)
1.一种厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）绘制下分层老巷（1）与上分层工作面（2）层位关系布置图，详细标注下分层老巷的位置及下分层老巷与上分层工作面的位置关系；
（2）布置充填巷：沿上分层工作面（2）的顶板（3）开掘一条平行于下分层老巷长轴线的煤巷，作为充填巷（4）；
（3）封闭下分层老巷：将下分层老巷上下端头封闭，使下分层老巷形成封闭空间；
（4）布置窥视钻孔和充填钻孔：在充填巷内底脚处，沿着垂直或斜交充填巷长轴线方向，往下分层老巷打窥视钻孔（5），打窥视钻孔后抽排下分层老巷内的瓦斯，然后通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察并确定充填钻孔的位置，然后在确定的位置打充填钻孔（6），并在所述充填钻孔中布置钢塑管作为充填管；
（5）充填老巷：通过充填管注入充填材料（7），自下分层老巷下端头向上端头依次充填，在充填的过程中通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察下分层老巷内的充填状况，实时观看充填效果。
2.根据权利要求1所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：所述步骤（2）中充填巷与下分层老巷之间的水平距离为5-10m，充填巷的断面尺寸为高：1.8-2.5m、宽：2.0-2.5m。
3.根据权利要求1所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：所述充填巷中采用玻璃钢锚杆支护。
4.根据权利要求1所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：所述步骤（4）中相邻充填钻孔间隔为8-10m，所述充填钻孔的孔径Φ均为110-160mm。
5.根据权利要求1所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：所述步骤（4）中布置窥视钻孔和充填钻孔时，如果窥视钻孔打到下分层老巷中间或下分层老巷高冒区的顶部，窥视钻孔可以直接作为充填钻孔；如果窥视钻孔打到下分层老巷高冒区，但是没有打到下分层老巷高冒区的顶部，通过窥视钻孔用钻孔窥视仪观察定位下分层老巷高冒区的顶部，在下分层老巷高冒区的顶部打充填钻孔，通过充填钻孔将充填巷与下分层老巷高冒区（11）连通。
6.根据权利要求5所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：在布置窥视钻孔和充填钻孔时均采用坑道钻机（8）进行打孔。
7.根据权利要求1-6任一所述的厚煤层分层开采工作面过下分层老巷的充填方法，其特征在于：所述步骤（5）中充填材料为高水膨胀充填材料：以粉煤灰为主料，延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂为辅料，主料和辅料一起与水充分搅拌混合后，制成水料质量比为0.7：1的充填料浆。
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