CN108412542A - 一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，属于矿业技术领域。该方法包括：首先根据煤层地质条件，设计充填带宽度及新掘巷道宽度；其次，依据矿井现有掘进技术条件，确定每次充填长度，即循环充填步距；新掘巷道掘进时采用强力锚杆、锚网索对顶板、底板、及巷道内帮进行支护；然后，新掘巷道掘进循环充填步距后，开始沿巷道外帮进行扩巷掘进；扩巷掘进时对充填带及其与新掘巷道交界处采用液压支柱配合金属铰接顶梁进行临时支护；最后，扩巷掘进完成后，撤除临时支护，对充填带进行充填；此后，按上述步骤依次交替进行。本发明可有效减少留设煤柱所造成的煤炭损失，减轻掘进巷道时的矿山压力影响，降低矸石处理及巷道掘进费用。

Description

一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法
技术领域
本发明涉及矿业技术领域，具体涉及一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法。
背景技术
目前，我国大部分矿区采(带)区的工作面之间都留设护巷煤柱，其目的是防止生产(或准备)工作面与相邻采空区通透漏风而引起的煤自燃发火，同时减轻工作面矿山压力的影响。厚煤层矿山压力较大，导致留设煤柱力学性质发生变化，易于被破坏而失稳。且开采厚煤层的矿井，出矸量较大，在地面形成矸石山堆积，对人类生存条件和环境带来很大的危害。
厚煤层条件下宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，可有效减少厚煤层开采时因留设护巷煤柱而造成的煤炭损失，
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，其可有效减少留设煤柱所造成的煤炭损失，减轻掘进巷道时的矿山压力影响，降低矸石处理及巷道掘进费用。
为实现上述目的所需要解决的技术问题是：如何确定宽巷掘进及充填区域的范围。如何充分保持巷道稳定的条件及在保持巷道稳定的前提下保证采空区的密闭性。如何对充填带进行临时支护。在保证矿井的安全高效生产的前提下，有效降低巷道掘进费用，矸石处理费用，充填体施工工程量，进而降低矿井掘进成本的技术问题。
本发明为解决上述技术问题，其技术解决方案为:
一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，依次包括以下步骤：
a、根据煤层地质条件，设计充填带宽度及新掘巷道宽度；
b、根据矿井现有掘进技术条件，确定每次充填的长度，即循环充填步距；
c、当新掘巷道掘进循环充填步距后，开始沿巷道外帮行扩巷掘进；新掘巷道掘进时，采用“锚杆+锚网索”对巷道顶板、底板、巷道内帮进行支护；扩巷掘进时，对形成的充填带及其与新掘巷道交界处采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行临时支护；
d、扩巷掘进完成后，撤除临时支护，在充填带一侧采用双层塑料编织布构筑隔离墙；
隔离墙构筑完毕后，通过充填管路对充填带进行充填，所述充填管路向充填带输送矸石膏体进行充填；
e、按步骤a-d依次交替进行；
所述厚煤层是指：煤层稳定、煤层倾角小于12°，并且煤层厚度稳定、无大断层的厚煤层。
上述方案带来的直接技术效果是：采用宽巷掘进矸石膏体充填成巷的方式，在备采工作面巷道掘进时采用宽巷掘进，并用矸石膏体充填置换煤柱，达到无煤柱掘进的技术效果。这一技术思想产生和实践应用，显而易见的，可以大幅减少因留设护巷煤柱而造成的煤炭损失。同时可解决因相邻巷道掘进产生的叠加支撑压力对巷道的影响，可有效减轻支护难度和减少巷道变形量。还可以降低矸石处理成本。
上述方案的技术难点在于煤层较为稳定、煤层倾角小于12°的厚煤层；并且，在采区范围内煤层厚度稳定，无落差较大的断层，这样的前提条件下厚煤层，其巷道掘进过程中，可以采用宽巷掘进的方法这一客观规律的发现。这是本发明技术思想形成的核心关键点所在。也就是说，这一“规律”或者是“这一技术问题的发现”，使得其后续的解决方案顺理成章、一目了然。
上述技术思想的可靠性和有效性的基础在于：对于厚煤层而言，对新开掘出的充填带断面采取一定的及时支护措施，保证了充填带顶板的完整性。为后续充填隔离墙的布置和充填工作的进行提供了安全可靠的工作环境。且充填完毕后，充填体和煤体所形成的复合结构共同支撑顶板，可回收大量煤炭资源，同时对巷道起到保护作用。实际上，经计算得出充填体和煤体所形成的复合结构强度可以满足保护巷道的要求。
不难看出，上述技术方案的厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，在充分满足巷道稳定性，充填区域密闭性，保证矿井安全高效开采的条件下，一方面，可大幅回收煤炭资源。另一方面，可有效解决厚煤层开采，矸石处理费用高，对地表及周围环境造成破坏的问题。
作为本发明的一个优选方案，所述金属铰接顶梁前后左右铰接在一起，以与所述单体液压支柱形成一个稳定的整体。
上述优选技术方案直接带来的效果是：由于铰接顶梁前后左右铰接在一起，形成一个稳定的整体承受顶板压力，大大增加的支护强度，减少顶板隐患。而单体液压支柱具有很强的支护强度，且安全稳定性能好，确保了在工作中使用时的稳定和高效率性能，操作简单、维护方便。
作为本发明的另一个优选方案，所述单体液压支柱设置有底座。
上述优选技术方案直接带来的有益技术效果为：防止掘进面单体液压支柱由于浮煤等影响而倾倒，造成安全事故。
优选的，步骤d中，在撤出临时支护前，先采用木支柱对所述充填带进行支护。
本发明所带来的有益技术效果为：
用矸石置换煤柱，使巷道周围形成了“充填体-煤体”混合结构，有效减轻矿山压力的影响。且可以解决厚煤层开采时出矸量大，矸石处理费用高，地面矸石山对环境破坏严重等问题，实现绿色开采。
厚煤层条件下宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，可以达到无煤柱掘巷的效果。可有效降低掘进成本，提高工作效率，提高经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明一种厚煤层宽巷掘进方法原理图；
图2为本发明图1的A-A剖面图(充填完毕)；
图3为本发明图1的B-B剖面图(扩巷掘进完毕，准备充填)；
图4为本发明图1的C-C剖面图(新掘巷道掘进)；
图中：1-新掘巷道；2-充填带；3-单体液压支柱；4-金属铰接顶梁；5-强力锚杆；6-隔离墙；7-充填管路；8-巷道外帮；9-巷道内帮；10-顶板；11-底板；L-循环充填步距。
具体实施方式
本发明提出了一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填系统，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
结合图1至图4所示：
第一步，根据煤层地质条件，确定充填带2宽度为9m及新掘巷道1宽度4m。
第二步，结合矿井现有掘进技术条件，确定循环充填步距L为14m。新掘巷道1在煤层内开掘时，巷道的断面尺寸宽4m、高3m，为保证巷道稳定，新掘巷道1掘进时边掘进边打强力锚杆5支护，所述锚杆支护为在巷道顶板10、底板11、及巷道内帮9打强力锚杆、锚索，并在锚杆尾部挂菱形金属网加强支护效果。
当新掘巷道1掘进到14m长时，开始沿巷道外帮8掘进14m形成9m的充填带2，扩巷掘进时确保扩巷掘进生成的空间与新掘巷道1平行。当扩巷掘进工作开始后，新掘巷道1掘进与扩巷掘进交替进行，循环推进，即新掘巷道1先掘进一段，然后进行扩巷掘进，保持新掘巷道1与充填带2端头的距离在13-15m之间。
第三步：在扩巷掘进时，对形成的充填带2及其与新掘巷道1的交界处采用单体液压支柱3配合金属铰接顶梁4进行临时支护，所述单体液压支柱“穿鞋”。所述金属铰接顶梁4前后左右铰接在一起形成一个稳定的整体。临时支护完毕后，在新掘巷道1布设充填管路7。
第四步：扩巷掘进完成后，撤除临时支护，并在充填带2的一侧用密集木支柱支护，之后用塑料编织布构筑隔离墙6，形成封闭的充填空间。所述构筑隔离墙6的具体措施为：塑料编织布规格为长20m，宽4m，使用双层塑料编织布上部卷草帘，使用15#的铁线每隔140mm捆绑牢固后固定在木支柱上，底部留出1m的余量，使其内折，并用装满矸石的编织袋沿编织布将余量压实，压实前将底板浮煤清理干净。保证塑料编织布与待充填区底板紧贴。
充填隔离6墙构筑完毕后，将地面充填站制备的矸石膏体，利用新掘巷道1内的充填管路7对充填带2进行充填。
此后，按上述步骤依次交替进行。
本发明解决了传统厚煤层留设煤柱护巷造成煤炭损失严重，且煤柱在采空区及巷道掘进时受矿山压力影响，易被压苏甚至压碎，极易造成采空区煤柱自然发火，对安全生产构成威胁等问题。且将充填开采技术与沿空成巷技术相结合，解决了厚煤层开采时大量的矸石处理成本高，对环境造成危害等问题。同时提高了劳动效率，降低生产成本。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
尽管本文中较多的使用了诸如单体液压支柱、金属铰接顶梁等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，本领域技术人员在本发明的启示下对这些术语所做的简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种厚煤层宽巷掘进矸石膏体充填成巷方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
a、根据煤层地质条件，设计充填带宽度及新掘巷道宽度；
b、根据矿井现有掘进技术条件，确定每次充填的长度，即循环充填步距；
c、当新掘巷道掘进循环充填步距后，开始沿巷道外帮行扩巷掘进；新掘巷道掘进时，采用“锚杆+锚网索”对巷道顶板、底板、巷道内帮进行支护；扩巷掘进时，对形成的充填带及其与新掘巷道交界处采用单体液压支柱配合金属铰接顶梁进行临时支护；
d、扩巷掘进完成后，撤除临时支护，在充填带一侧采用双层塑料编织布构筑隔离墙；隔离墙构筑完毕后，通过充填管路对充填带进行充填，所述充填管路向充填带输送矸石膏体进行充填；
e、按步骤a-d依次交替进行；
所述厚煤层是指：煤层稳定、煤层倾角小于12°，并且煤层厚度稳定、无大断层的厚煤层。
2.根据权利要求1所述的一种厚煤层宽巷掘进矸石充填成巷方法，其特征在于：所述金属铰接顶梁前后左右铰接在一起，以与所述单体液压支柱形成一个稳定的整体。
3.根据权利要求1所述的一种厚煤层宽巷掘进矸石充填成巷方法，其特征在于：所述单体液压支柱设置有底座。
4.根据权利要求1所述的一种厚煤层宽巷掘进矸石充填成巷方法，其特征在于：步骤d中，在撤出临时支护前，先采用木支柱对所述充填带进行支护。
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