CN104500070B - 一种连续采煤机膏体充填开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属采煤设备的应用及采煤方法的技术领域，为了解决现有“三下”压煤充填其成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配和同步，充填后采空区密实效果不理想等问题，提供一种连续采煤机膏体充填开采方法，对开采区域中部布置主、辅巷，两条巷间隔采用联络巷贯通，主、辅运巷两侧布置回采支巷，支巷两侧布置采硐回采。连续采煤机在一侧支巷回采，膏体充填系统在另一侧支巷内进行采空区充填。实现了采煤与充填平行作业，降低煤炭开采对地表建（构）筑物以及生态环境损害，提高“三下”采煤的经济效益，采充效率高，设备移动灵活，工艺先进，是十分理想的“三下”压煤开采方法。
Description
技术领域
本发明属于采煤设备的应用及采煤方法的技术领域，具体涉及一种连续采煤机膏体充填开采方法，为“三下”压煤的连续采煤机开采方法。
背景技术
充填开采已经成为解决“三下”采煤的有效技术途径。目前，国内与充填开采相配套的采煤技术主要有巷采（条带式）、长壁式普采（炮采）和长壁式综采等三种方式，但在应用过程中也存在一些问题和不足，如：充填成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配、同步，充填后采空区密实效果不理想等问题。
发明内容
本发明为了解决现有“三下”压煤充填其成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配、同步，充填后采空区密实效果不理想等问题，提供了一种连续采煤机膏体充填开采方法，采用连续采煤机短壁开采技术配合膏体充填技术解决“三下”压煤的开采方法，实现“三下”压煤安全高效开采的同时，严格控制岩层移动和地表沉陷，降低煤炭开采对地表建（构）筑物以及生态环境的损害。
本发明由如下技术方案实现的：一种连续采煤机膏体充填开采方法：在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
具体步骤为：
（1）巷道布置：在开采区域中部平行布设主巷和辅巷，主巷和辅巷之间横向间隔布设联络巷道，贯通主巷和辅巷；在主巷和辅巷的外侧分别布设回采支巷，回采支巷采硐回采完毕后充填；
（2）布置安装采掘设备与充填设备：工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备：充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置：井下膏体充填管路、充填管路控制阀、临时充填密闭墙；
（3）开采及充填：A.连续采煤机采掘：回采支巷采用连续采煤机以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置进行支巷内煤炭运输；主运输巷道内布置行走式给料破碎转载机和胶带输送机，接收和运输运煤装置采运的煤炭，连续采煤机采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采；B.采空区充填：连续采煤机退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，在已回采的支巷内布置膏体充填管路、管路控制阀，在采硐口安设充填密闭墙封闭采空区，在充填密闭墙顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区；
（4）充填系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机进入另一侧支巷进行回采，形成采充平行作业系统。
所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机、运煤装置、行走式给料破碎转载机、胶带输送机，运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。所述回采支巷两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。连续采煤机膏体充填工艺参数为：回采支巷和充填支巷宽5.4m，长≤120m，连续采煤机斜切进刀角度40°～60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
设置短壁充填开采区域：按照“三下”压煤赋存地质条件和规则形状，确定工作面主、辅运输巷道布置方式，双翼布置回采支巷，采用由里向外逐个支巷回采和充填。支巷内采硐布置方式根据顶底板情况，采用单翼或双翼布置方式进行回采。
布置安装采掘设备与充填设备：在采煤开始的第一支巷迎头布置采掘、支护、运输设备：连续采煤机、运煤车或梭车、行走式给料破碎转载机、胶带输送机；地面布置膏体充填设备：充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置：井下充填料运输管路、管路控制阀、充填密闭墙。
膏体充填材料制备：基于煤层的赋存条件和地质条件，根据充填强度、充填倍线和充填距离的要求制备膏体充填料浆，充填料浆强度适宜、成本合理。
连续采煤机采掘与采空区充填：按照充填开采区域巷道布置方式和支巷回采顺序，进行采掘与充填平行作业。即连续采煤机在主运输巷道左侧支巷回采，采用膏体充填料浆对右侧支巷采空区进行充填，完成一个工作循环后，连续采煤机进入右侧支巷道回采，调整充填管路对左侧支巷采空区进行充填，如此反复直到所有支巷充填完毕。
连续采煤机采掘：在支巷布置完毕后，将连续采煤机布置至支巷迎头，按照先左后右的方式双翼斜切进刀回采支巷两侧的煤柱；顶板条件较差时也可采用单侧斜切进刀方式进行回采。当支巷回采6～8个采硐作为一个循环结束后，退出采煤机组，进入另一侧支巷进行采硐回采。连续采煤机膏体充填工艺参数为：回采支巷和充填支巷宽5.4m，长≤120m，连续采煤机斜切进刀角度及连续采煤机割煤方向与支巷道夹角为40°～60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，采掘高度≦5m；采掘能力：900t/h；采掘机功率：340kW；相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
在开采区域中部布置主、辅运输巷道，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
膏体充填料充填采空区：连采机退出采硐后，在采硐口安装专用模具构筑充填密闭墙封闭采空区，在密闭墙顶部留设充填眼，利用充填管路将膏体充填料浆输送至采空区进行充填。充填完毕后，密闭充填眼，料浆自行凝固，密实采空区。
本发明与背景技术相比：针对“三下”压煤的问题，采用连续采煤机采煤工艺和膏体充填技术对采空区进行充填，实现采充平行作业，在控制岩层移动和地表沉陷，降低煤炭开采对地表建（构）筑物以及生态环境的损害的同时，提高“三下”采煤的经济效益，此采煤方法工艺先进、科学合理、设备布置紧凑连续、安全稳定可靠，是十分理想的“三下”压煤绿色开采方法。
附图说明
图1为连续采煤机双侧膏体充填开采工艺；图2为连续采煤机单侧膏体充填开采工艺。
图中：1-连续采煤机，2-运煤装置，3-充填密闭墙，4-主巷，5-辅巷，6-膏体充填区，7-充填管路，8-充填密实区，9-联络巷道，10-充填支巷，11-回采支巷，12-行走式给料破碎转载机，13-胶带输送机，14-管路控制阀。
具体实施方式
一种连续采煤机膏体充填开采方法，包括在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
具体包括如下步骤；
（1）巷道布置：在开采区域中部平行布设主巷4和辅巷5，主巷4和辅巷5之间横向间隔布设联络巷道9，贯通主巷4和辅巷5；在主巷4和辅巷5的外侧分别布设回采支巷11，回采支巷11采硐回采空后充填；
（2）布置安装采掘设备与充填设备：工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备：充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置：井下膏体充填管路7、充填管路控制阀14、临时充填密闭墙3；
（3）开采及充填：A.连续采煤机采掘：回采支巷11内采用连续采煤机1以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置2进行支巷内煤炭运输；主运输巷道4内布置行走式给料破碎转载机12和胶带输送机13，接收和运输运煤装置2采运的煤炭，连续采煤机1采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采；B.采空区充填：连续采煤机1退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，充填支巷10内布置膏体充填管路7、管路控制阀14，在采硐口安设充填密闭墙3封闭采空区，在充填密闭墙3顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路7由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区；
（4）充填管路系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机1进入另一侧支巷进行回采，形成采充平行作业系统。
所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机1、运煤装置2、行走式给料破碎转载机12、胶带输送机13。所述运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。所述回采支巷11两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。连续采煤机膏体充填工艺参数为：回采支巷11和充填支巷10宽5.4m，长≤150m，连续采煤机斜切进刀角度40°～60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷（11）、充填支巷（10）及采硐之间不留设煤柱。
设置短壁充填开采区域：按照“三下”压煤赋存地质条件和规则形状，确定工作面主、辅运输巷道布置方式，双翼布置回采支巷，采用由里向外逐个支巷回采和充填。支巷内采硐布置方式根据顶底板情况，采用单翼或双翼布置方式进行回采。
布置安装采掘设备与充填设备：在采煤开始的第一支巷迎头布置采掘、支护、运输设备：连续采煤机、运煤车或梭车、行走式给料破碎转载机、胶带输送机；地面布置膏体充填设备：充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置：井下充填料运输管路、管路控制阀、充填密闭墙。
膏体充填材料制备：基于煤层的赋存条件和地质条件，根据充填强度、充填倍线和充填距离的要求制备膏体充填料浆，充填料浆强度适宜、成本合理，可以就地取材，例如采用建筑垃圾、井下矸石采用破碎机破碎后与粉煤灰、河砂（风积砂）、水泥、水、膨胀剂按一定比例混合后制成膏体状充填料浆，所述的比例以及膏体要满足的强度等技术要求，是本领域技术人员从根据工程目标要求结合现有技术中可以获知的。
连续采煤机采掘与采空区充填：按照充填开采区域巷道布置方式和支巷回采顺序，进行采掘与充填平行作业。即连续采煤机在主运输巷道左侧支巷回采，采用膏体充填料浆对右侧支巷采空区进行充填，完成一个工作循环后，连续采煤机进入右侧支巷道回采，调整充填管路对左侧支巷采空区进行充填，如此反复直到所有支巷充填完毕。
连续采煤机采掘：在支巷布置完毕后，将连续采煤机布置至支巷迎头，按照先左后右的方式双翼斜切进刀回采支巷两侧的煤柱；顶板条件较差时也可采用单侧斜切进刀方式进行回采。当支巷回采6～8个采硐作为一个循环结束后，退出采煤机组，进入另一侧支巷进行采硐回采。连续采煤机膏体充填工艺参数为：回采支巷和充填支巷宽5.4m，长≤120m，连续采煤机斜切进刀角度及连续采煤机割煤方向与支巷道夹角为40°～60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，采掘高度≦5m；采掘能力：900t/h；采掘机功率：340kW；相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
在开采区域中部布置主、辅运输巷道，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
膏体充填料充填采空区：连采机退出采硐后，在采硐口安装专用模具构筑充填密闭墙封闭采空区，在密闭墙顶部留设充填眼，利用充填管路将膏体充填料浆输送至采空区进行充填。充填完毕后，密闭充填眼，料浆自行凝固，密实采空区。
Claims (5)
1.一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于：在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统，具体包括如下步骤：
（1）巷道布置：在开采区域中部平行布设主巷（4）和辅巷（5），主巷（4）和辅巷（5）之间横向间隔布设联络巷道（9），贯通主巷（4）和辅巷（5）；在主巷（4）和辅巷（5）的外侧分别布设回采支巷（11），回采支巷（11）采硐回采空后充填；
（2）布置安装采掘设备与充填设备：工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备：充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置：井下膏体充填管路（7）、充填管路控制阀（14）、临时充填密闭墙（3）；
（3）开采及充填：A.连续采煤机采掘：回采支巷（11）内采用连续采煤机（1）以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置（2）进行支巷内煤炭运输；主巷（4）内布置行走式给料破碎转载机（12）和胶带输送机（13），接收和运输运煤装置（2）采运的煤炭，连续采煤机（1）采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采；B.采空区充填：连续采煤机（1）退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，充填支巷（10）内布置膏体充填管路（7）、管路控制阀（14），在采硐口安设充填密闭墙（3）封闭采空区，在充填密闭墙（3）顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路（7）由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区；
（4）充填管路系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机（1）进入另一侧支巷进行回采，形成采充平行作业系统。
2.根据权利要求1所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于：所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机（1）、运煤装置（2）、行走式给料破碎转载机（12）、胶带输送机（13）。
3.根据权利要求1或2所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于：所述运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于：所述回采支巷（11）两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。
5.根据权利要求4所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于：连续采煤机膏体充填工艺参数为：回采支巷（11）和充填支巷（10）宽5.4m，长≤120m，连续采煤机斜切进刀角度40°～60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷（11）、充填支巷（10）及采硐之间不留设煤柱。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 连采工作面胶结充填开采工艺;刘鹏亮等;《煤炭工程》;20140710(第7期);第52-54页 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN104500070A (zh) | 2015-04-08 |
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