CN107246264B - 一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，通过间隔条带卧底矸石充填技术，将卧底开采条带的卧底矸石直接充填到煤层开采条带的回采空间里，从而实现井下矸石的零排放，在本技术领域具有广泛的实用性。该方法工艺简单、方便施工，工人易掌握，以运输、工作条带的卧底矸石作为采煤条带的空间充填材料，既拓展了运输、工作条带的高度空间，又减少了卧底矸石的运输环节，提高了工作效率，实现了向外矸石的零排放，提高了矿井开采的综合效益；且在开采过程中无残留煤柱，提高了资源回收率。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下薄煤层条带开采领域，特别是涉及一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法。
背景技术
在矿井的生产过程中，采煤工作面回采结束以后采空区上方的顶板会在应力的作用下自行垮落，而对于坚硬顶板条件下的采煤工作面回采以后采空区上方的顶板往往不能自行垮落，为了避免坚硬顶板的垮落伤人等情况的发生，需要采取人工爆破坚硬顶板或者采取充填采空区的方式进行处理，但是在采空区上方的坚硬顶板施工炮眼比较困难，且坚硬顶板的垮落效果不理想。
随着煤炭资源的匮乏，坚硬顶板（比如：石灰岩、砂岩）条件下的薄煤层条带开采是煤矿井下常见的一种生产工艺，比如，厚度1m左右的煤层属于薄煤层范围，为了保证开采后地面不产生大的变形，目前常用的条带开采方法有两种：一种是预留煤柱开采法，其工艺是：先在薄煤层中沿走向方向开采出8m~15m宽度的煤体，然后留同样宽度或稍小一点的煤柱，继续采煤体、留煤柱的工艺流程，最后形成条带状的开采形态。另一种坚硬顶板条件下薄煤层的开采方法是条带开采充填法，同样是沿走向方向，间隔一定的距离，采出数条一定宽度的煤体（通常宽度为10m~20m），同时也留下了一定宽度的采空空间；从井下或井上的其它地方转运来充填物（通常为矸石、沙子、泥土等）将采空空间填实，必要时对已充填物进行灌浆加固。然后开采相邻条带遗留下来的煤体，待遗留煤体开采完后，继续对该条带进行充填，最后将规划开采块段的煤炭全部采出，也全部充填一遍。
上述的第一种方法留煤柱条带开采会浪费大量的资源，而第二种条带开采充填，需要从别处运送充填物，会浪费许多人力、物力。而由于薄煤层直接开采时空间低矮，更使得工人的工作环境恶劣，也限制着机械设备的有效使用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，施工简单、劳动强度小，利用运输、工作条带的卧底矸石，充填采煤条带的煤体空间，从而实现既处理卧底矸石，又完成空间充填的条带充填开采方法。
本发明为解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，包括以下施工步骤：
第一步：在设计区段边界的一侧开设轨道上山和运输上山，在与其相对一侧的设计区段边界开设回风上山，在设计区段的下部边界开设总回风巷，总回风巷分别与运输上山和回风上山相连通。
第二步：从设计区段下部边界的总回风巷向设计区段的上部边界沿煤层的走向方向开掘第一条带，且对第一条带进行卧底，第一条带的开掘宽度为3m~6m，卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8m~2.6m。
第三步：在第一条带开掘的同时与第一条带并行开采第二条带，且第二条带只开采煤层不进行卧底，第二条带的开采宽度为4m~8m，第二条带开采出的煤炭通过已经卧底过的第一条带运输至运输上山，经矿井的提升系统运送至地面；第一条带开掘时卧底掘出的矸石，一部分矸石用编织袋或蛇皮袋装满，将装满矸石的编织袋或蛇皮袋码放在第二条带与第一条带相邻的下部空间里，码放的宽度为0.5m~1m，由这些码放的装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成第二条带的矸石袋垒砌墙体；第二条带的矸石袋垒砌墙体与煤层顶板接顶，第一条带卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进设计区段下部边界的总回风巷内。
第四步：待第一条带和第二条带掘采10m~30m距离以后，与第二条带并排开掘第三条带，且对第三条带进行卧底，第三条带的开掘宽度为3m~6m，卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8m~2.6m；在第三条带开掘的同时与第三条带并行开采第四条带，且第四条带只开采煤层不进行卧底，第四条带的开采宽度为4m~8m，第四条带开采出的煤炭通过已经卧底过的第三条带运输至运输上山，经矿井的提升系统运送至地面；第三条带开掘时卧底产生的矸石，一部分矸石用编织袋或蛇皮袋装满，将装满矸石的编织袋或蛇皮袋码放在第四条带和第三条带相邻的下部空间里，码放的宽度为0.5m~1m，由这些码放的装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成第四条带的矸石袋垒砌墙体；第三条带卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进第二条带中部和上部的矸石充填区内，且第二条带中部和上部充填的矸石与煤层顶板充分接顶，形成第二条带的矸石充填墙体，第二条带的矸石充填墙体和第二条带的矸石袋垒砌墙体共同形成第二条带的承压墙体，支承第二条带上方的煤层顶板。
第五步：在第三条带和第四条带掘采的过程中，为了保障各个条带的通风，分别在第一条带和第三条带内靠近运输上山的一侧设置条带风门。
第六步：待第三条带和第四条带掘采10m~30m距离以后，用相同的方法掘采第五条带、第六条带……第N条带，并且在奇数条带内设置条带风门，直至将整个设计区段的煤层全部采完，这里N取自然数。
在第一步操作过程中所述轨道上山和运输上山之间的距离为15m～30m。
分别对第二条带的矸石充填墙体、第四条带的矸石充填墙体……第N条带的矸石充填墙体的的外墙体面用木桩加荆芭或木桩加金属网或木桩加塑料网进行加固，形成加固隔离墙体，这里N取偶数。
对木桩加荆芭或木桩加金属网或木桩加塑料网形成的加固隔离墙体外表面进行喷浆密封。
在第五步操作过程中所述的条带风门为单向风门或双向风门。
对承压墙体与运输上山接触面的外表面进行喷浆密封。
对由装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成的第二条带的矸石袋垒砌墙体、第四条带的矸石袋垒砌墙体……第N条带的矸石袋垒砌墙体的外表面进行喷浆密封，这里N取偶数。
本发明的有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明通过间隔条带卧底矸石充填技术，将卧底开采条带的卧底矸石直接充填到煤层开采条带的回采空间里，从而实现井下矸石的零排放；在本技术领域具有广泛的实用性。与现有技术相比具有以下优点：
（1）工艺简单、方便施工，工人易掌握；
（2）以运输、工作条带的卧底矸石作为采煤条带的空间充填材料，既拓展了运输、工作条带的高度空间，又减少了卧底矸石的运输环节，提高了工作效率，实现了向外矸石的零排放，提高了矿井开采的综合效益；
（3）由于开采过程中无残留煤柱，提高了资源回收率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。
如图1、图2所示，本发明提供了一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，包括以下施工步骤：
第一步：在煤层厚度为1m的薄煤层设计区段1边界的一侧开设轨道上山2和运输上山3，在与其相对一侧的设计区段1的边界开设回风上山4，在设计区段1的下部边界开设总回风巷5，总回风巷5分别与运输上山3和回风上山4相连通。
第二步：从设计区段1下部边界的总回风巷5向设计区段1的上部边界沿煤层的走向方向开掘第一条带6，且对第一条带6进行卧底，第一条带6的开掘宽度为4m，第一条带6的卧底深度为1m。
第三步：在第一条带6开掘的同时与第一条带6并行开采第二条带7，且第二条带7只开采煤层不进行卧底，第二条带7的开采宽度为5m，第二条带7开采出的煤炭通过已经卧底过的第一条带6运输至运输上山3，经矿井的提升系统运送至地面；第一条带6开掘时卧底掘出的矸石，一部分矸石用编织袋装满，将装满矸石的编织袋码放在第二条带7与第一条带6相邻的下部空间里，码放的宽度为0.7m；由这些码放的装满矸石的编织袋形成第二条带的矸石袋垒砌墙体8，第二条带的矸石袋垒砌墙体8与煤层顶板9接顶，第一条带6卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进设计区段1下部边界的总回风巷5内。
第四步：待第一条带6和第二条带7掘采20m距离以后，与第二条带7并排开掘第三条带10，且对第三条带10进行卧底，第三条带10的开掘宽度为5m，第三条带10的卧底深度为1m；在第三条带10开掘的同时与第三条带10并行开采第四条带11，且第四条带11只开采煤层不进行卧底，第四条带11的开采宽度为5m，第四条带11开采出的煤炭通过已经卧底过的第三条带10运输至运输上山3，经矿井的提升系统运送至地面，第三条带10开掘时卧底产生的矸石，一部分矸石用编织袋装满，将装满矸石的编织袋码放在第四条带11和第三条带10相邻的下部空间里，码放的宽度为0.7m，由这些码放的装满矸石的编织袋形成第四条带的矸石袋垒砌墙体12，第三条带10卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进第二条带7的中部和上部矸石充填区内，且第二条带7的中部和上部充填的矸石与煤层顶板9充分接顶，形成第二条带的矸石充填墙体13，第二条带的矸石充填墙体13和第二条带的矸石袋垒砌墙体8共同形成第二条带7的承压墙体，支承第二条带7上方的煤层顶板9。
第五步：在第三条带10和第四条带11掘采的过程中，为了保障各个条带的通风，分别在第一条带6和第三条带10内靠近运输上山3的一侧设置条带风门14，在后续掘采的所有奇数条带内靠近运输上山3的一侧均设置条带风门14。
第六步：待第三条带10和第四条带11掘采20m距离以后，用相同的方法掘进第五条带15、第六条带16……第N条带，直至将整个设计区段1的煤层全部采完，这里N取自然数。
在第一步操作过程中所述轨道上山2和运输上山3之间的距离为20m。
分别对第二条带的矸石充填墙体13、第四条带的矸石充填墙体……第N条带的矸石充填墙体的的外墙体面用木桩加荆芭或木桩加金属网或木桩加塑料网进行加固，形成加固隔离墙体，这里N取偶数。
对木桩加金属网形成的加固隔离墙体外表面进行喷浆密封，防止加固隔离墙体漏风。
所述条带风门14为单向风门或双向风门。
对承压墙体与运输上山3接触面的外表面进行喷浆密封。
对由装满矸石的编织袋形成的第二条带的矸石袋垒砌墙体8、第四条带的矸石袋垒砌墙体12……第N条带的矸石袋垒砌墙体的墙体段外表面进行喷浆密封，这里N取偶数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
Claims (7)
1.一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：包括以下施工步骤：
第一步：在设计区段边界的一侧开设轨道上山和运输上山，在与其相对一侧的设计区段边界开设回风上山，在设计区段的下部边界开设总回风巷，总回风巷分别与运输上山和回风上山相连通；
第二步：从设计区段下部边界的总回风巷向设计区段的上部边界沿煤层的走向方向开掘第一条带，且对第一条带进行卧底，第一条带的开掘宽度为3m~6m，卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8m~2.6m；
第三步：在第一条带开掘的同时与第一条带并行开采第二条带，且第二条带只开采煤层不进行卧底，第二条带的开采宽度为4m~8m，第二条带开采出的煤炭通过已经卧底过的第一条带运输至运输上山，经矿井的提升系统运送至地面；第一条带开掘时卧底掘出的矸石，一部分矸石用编织袋或蛇皮袋装满，将装满矸石的编织袋或蛇皮袋码放在第二条带与第一条带相邻的下部空间里，码放的宽度为0.5m~1m，由这些码放的装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成第二条带的矸石袋垒砌墙体；第二条带的矸石袋垒砌墙体与煤层顶板接顶，第一条带卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进设计区段下部边界的总回风巷内；
第四步：待第一条带和第二条带掘采10m~30m距离以后，与第二条带并排开掘第三条带，且对第三条带进行卧底，第三条带的开掘宽度为3m~6m，卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8m~2.6m；在第三条带开掘的同时与第三条带并行开采第四条带，且第四条带只开采煤层不进行卧底，第四条带的开采宽度为4m~8m，第四条带开采出的煤炭通过已经卧底过的第三条带运输至运输上山，经矿井的提升系统运送至地面；第三条带开掘时卧底产生的矸石，一部分矸石用编织袋或蛇皮袋装满，将装满矸石的编织袋或蛇皮袋码放在第四条带与第三条带相邻的下部空间里，码放的宽度为0.5m~1m，由这些码放的装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成第四条带的矸石袋垒砌墙体；第三条带卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进第二条带中部和上部的矸石充填区内，且第二条带中部和上部充填的矸石与煤层顶板充分接顶，形成第二条带的矸石充填墙体，第二条带的矸石充填墙体和第二条带的矸石袋垒砌墙体共同形成第二条带的承压墙体，支承第二条带上方的煤层顶板；
第五步：在第三条带和第四条带掘采的过程中，为了保障各个条带的通风，分别在第一条带和第三条带内靠近运输上山的一侧设置条带风门；
第六步：待第三条带和第四条带掘采10m~30m距离以后，用相同的方法掘采第五条带、第六条带……第N条带，并且在奇数条带内设置条带风门，直至将整个设计区段的煤层全部采完，这里N取自然数。
2.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：在第一步操作过程中所述轨道上山和运输上山之间的距离为15m～30m。
3.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：分别对第二条带的矸石充填墙体、第四条带的矸石充填墙体……第N条带的矸石充填墙体的的外墙体面用木桩加荆芭或木桩加金属网或木桩加塑料网进行加固，形成加固隔离墙体，这里N取偶数。
4.根据权利要求3所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：对木桩加荆芭或木桩加金属网或木桩加塑料网形成的加固隔离墙体外表面进行喷浆密封。
5.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：在第五步操作过程中所述的条带风门为单向风门或双向风门。
6.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：对承压墙体与运输上山接触面的外表面进行喷浆密封。
7.根据权利要求1所述的一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，其特征在于：对由装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成的第二条带的矸石袋垒砌墙体、第四条带的矸石袋垒砌墙体……第N条带的矸石袋垒砌墙体的外表面进行喷浆密封，这里N取偶数。
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- 2017-01-20 CN CN201710041129.0A patent/CN107246264B/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN107246264A (zh) | 2017-10-13 |
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