CN108825237A - 一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺 - Google Patents
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Abstract
一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，属于煤炭开采技术领域，可解决特厚煤层边角煤无法布置常规综采放顶煤或大采高综采工作面的困难和问题，将厚度为8～13m特厚煤层分为上、下两分层，上分层开采3～5.5m，下分层开采3～5.5m，中间层厚度1～2m，采用分层分采的方式进行煤炭资源回采：先采下分层，下分层采用连采机在下分层支巷的一侧单翼布置下分层支巷采硐并配合膏体充填方式开采，先跳采后充填的方式进行开采；后采上分层，上分层采用旺格维利式开采，在上分层支巷的一侧单翼布置上分层支巷采硐开采，后退式依次回采。本发明工艺合理、机械化程度高、工作面回收率高，是一种十分可靠的特厚煤层边角煤开采方法。
Description
技术领域
本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺。
背景技术
据不完全统计，在我国现有煤炭储量和产量中，特厚煤层（尤其是8～13m）赋存条件较好，特厚煤层所占比较较高，可采性较好，对其开采可以有多种方法进行选择，目前特厚煤层的开采方法主要有大采高开采、放顶煤开采和分层开采。近几年来，大采高综采技术得到了飞速发展，一次采全高达到8.8m，此技术机械化程度高、安全性好，得到了广泛的推广和应用，在很大程度上拓宽了大采高开采技术的适用范围。就目前的开采技术水平和开采装备能力而言，特厚煤层的开采主要采用综采放顶煤开采技术。根据煤炭行业相关技术规定，厚煤层开采的资源回收率≧75%，基于特厚煤层的赋存条件，其回收率势必会低于75%，造成了大量的煤炭资源浪费，同时在特厚煤层开采过程中遗留了大量的边角煤和不规则块段煤炭资源，此部分煤炭资源赋存形状不一、极不规则，无法布置常规的综采放顶煤工作面和大采高工作面进行开采，因此，探求特厚煤层边角煤新的开采方法已成为亟待解决的技术性难题。
发明内容
本发明针对特厚煤层边角煤无法布置常规综采放顶煤或大采高综采工作面的困难和问题，提出一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，实现特厚煤层边角煤的安全、高效开采。
本发明采用如下技术方案：
一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，将厚度为8～13m特厚煤层分为上、下两分层，上分层开采3～5.5m，下分层开采3～5.5m，中间层厚度1～2m，采用分层分采的方式进行煤炭资源回采：先采下分层，下分层采用连采机在下分层支巷的一侧单翼布置下分层支巷采硐并配合膏体充填方式开采，先跳采后充填的方式进行开采；后采上分层，上分层采用旺格维利式开采，在上分层支巷的一侧单翼布置上分层支巷采硐开采，后退式依次回采。
一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，包括如下步骤：
第一步，掘进巷道，在特厚煤层的底板上和顶板下分别开采运输大巷和辅运大巷；
第二步，下分层掘进巷道，从运输大巷开掘下分层主运顺槽，从辅运大巷开掘下分层辅运顺槽，下分层主运顺槽和下分层辅运顺槽之间采用若干下分层支巷相连；
第三步，上分层掘进巷道，从辅运大巷开掘上分层辅运顺槽，从运输大巷上山掘进进风斜巷，掘至煤层顶板后沿煤层顶板掘进上分层主运顺槽，上分层辅运顺槽和辅运大巷交界处布置溜煤眼，上分层主运顺槽和上分层辅运顺槽之间布置若干上分层支巷连接贯通；
第四步，下分层回采，采用连续采煤机掘进下分层支巷，在下分层支巷的一侧后退式回采下分层支巷采硐，第一条下分层支巷采完以后，连续采煤机后退2-3个采空宽度1.1倍的距离，跳采进入下一条下分层支巷，进行掘进和回采作业，同时充填管道进入采完的采空区进行充填作业，当下分层支巷回采结束后，连续采煤机进入第一条下分层支巷的另一侧进行掘采作业，膏体充填管路进入采完的采空区进行充填作业，如此往复，实现下分层支巷掘采与充填平行作业，直至下分层采完为止，各个采空区之间留设煤柱；
第五步，上分层回采，在上分层支巷上相对于下分层支巷采硐的一侧单翼布置上分层支巷采硐，采用连续采煤机后退式回采采硐，待第一条上分层支巷所有采硐回采完毕后，掘进、回采第二条上分层支巷，上分层支巷间留设煤柱，相隔3~5条上分层支巷留设隔离煤柱，采用完全垮落法管理顶板，依次类推，直至回采完所有上分层支巷采硐。
下分层掘进巷道时，以＜8°坡度边坡下山掘进直至见底板后沿底板掘进，下分层辅运顺槽与下分层主运顺槽竖直相距60～120m，下分层辅运顺槽与下分层主运顺槽的一端水平相距20-40m。
上分层掘进巷道时，进风斜巷的上山坡度＜8°，上分层辅运顺槽与上分层主运顺槽相距60～120m，上分层辅运顺槽与上分层主运顺槽的一端水平相距20-40m。
下分层回采中，下分层支巷宽度为5.2-6m，下分层支巷采硐与下分层支巷的夹角为40°，下分层支巷采硐深度为10m，宽度为3.6m，单条下分层支巷与单翼采硐形成的采空宽度为13.5~15m，各个采空区之间留设的煤柱宽度为1-1.5m。
上分层回采中，上分层支巷采硐与上分层支巷的夹角为40°，上分层支巷采硐深度为10m，上分层支巷间留设的煤柱宽度为1-1.5m，隔离煤柱的宽度为8m。
本发明的有益效果如下：
从分层开采的工艺和装备选择方面考虑，提出采用连续采煤机机械化开采成套装备，将其具有的采掘合一、投资少、见效快、机械化程度高、设备移动快速灵活等优势应用到厚煤层边角煤的安全、高效回采中，形成一种特厚煤层边角煤连续采煤机分层机械化开采的新工艺，有效规避综采放顶煤或大采高综采在特厚煤层边角煤开采中的劣势，充分发挥连续采煤机机械化开采的优势。
本发明针对8～13m的特厚煤层边角煤如何实现安全、快速、机械化开采以及资源回收率第等问题，发明一种在全风压通风条件下连采机与膏体充填相结合的分层分采工艺，通过实现下分层支巷右采和上分层支巷左采的方向调整、下分层膏体充填与掘采平行作业、布置溜煤眼的方式，实现特厚煤层分层分采、掘采充工序平衡的新型开采方法。
本发明将在很大程度上弥补综采一次采全高和综采放顶煤技术在解决特厚煤层边角煤及不规则块段的缺点和不足，其设备运行灵活、工艺合理、机械化程度高、工作面回收率高，是一种十分可靠的特厚煤层边角煤开采方法。
附图说明
图1为本发明的特厚煤层连采机错位分层分采工艺平面图；
图2为本发明的下分层采、充工艺及设备布置图；
图3为本发明的特厚煤层连采机分层错位开采工艺剖面图；
其中：1-运输大巷；2-辅运大巷；3-下分层辅运顺槽；4-下分层主运顺槽；5-上分层辅运顺槽；6-上分层主运顺槽；7-进风斜巷；8-第一条下分层支巷；9-充填体；10-下分层支巷；11-单条支巷采空区；12-第一条上分层支巷；13-隔离煤柱；14-下分层支巷采硐；15-上分层支巷采硐；16-溜煤眼；17-煤柱；18-中间隔层；19-连续采煤机；20-梭式运煤车；21-矿用防爆式无轨胶轮车；22-履带式行走液压支架；23-带式输送机；24-连运一号车；25-充填管路。
具体实施方式
本发明的巷道掘进顺序为：先掘进完成服务于整个煤层开采的运输大巷1和辅运大巷2，形成整体的运输系统和通风系统；
下分层掘进顺序：
（1）待运输大巷1和辅运大巷2掘进完毕后，在辅运大巷2开掘下分层辅运顺槽3；
（2）待下分层辅运顺槽3掘进至预定位置后，开掘一条下分层支巷；
（4）待开掘的支巷长度达到60～120m后，可开掘下分层主运顺槽3，此时可实现下分层辅运顺槽3和下分层主运顺槽4同时掘进；
（5）待下分层辅运顺槽3和下分层主运顺槽4掘进至预定位置后，掘进支巷使其贯通，形成下分层开采的通风系统和运输系统；
（6）依次后退式掘进完成下分层各支巷。
上分层掘进顺序：
（1）待下分层煤炭资源回采、充填完毕后，在辅运大巷2开掘上分层辅运顺槽5；
（2）在运输大巷1开掘一条进风斜巷7，以满足上分层通风的需要；
（3）在运输大巷1与上分层主运顺槽6的空间上位开凿一溜煤眼16，使得上分层主运顺槽6与运输大巷2贯通，以满足上分层开采运输煤炭的需要；
（4）待上分层辅运顺槽5掘进至预定位置后，开掘一条上分层支巷，使得上分层主运顺槽6和上分层辅运顺槽5贯通；
（5）待开掘的支巷长度达到60～120m后，可开掘上分层主运顺槽6，此时可实现上分层主运顺槽6和上分层辅运顺槽5同时掘进；
（6）待上分层主运顺槽6和上分层辅运顺槽5掘进至指定位置后，掘进支巷使其贯通，形成上分层开采的通风系统和运输系统；
（7）依次后退式掘进完成上分层各支巷。
本发明的回采顺序为：先采用连采机进行单翼布置采硐配合充填的方式回采下分层，后采用旺格维利式开采方法回采上分层。具体的回采顺序为：
下分层回采顺序：待下分层开采系统准备完毕后，采用连续采煤机进行单翼布置采硐配合充填的方式回采下分层煤炭资源。
具体的回采顺序为：采用连续采煤机在下分层开掘第一条下分层支巷8，宽度为5.2～6.0m，长度为60～120m，待第一条下分层支巷8掘进完成后，采用连采机在支巷右侧单翼布置采硐后退式回采，直至回采完第一条下分层支巷8所有采硐；待第一条下分层支巷8所有采硐回采完毕后，连采机后退2~3个采空宽度1.1倍的距离，跳采进入下一条支巷，进行掘进和回采作业，同时充填管道进入采完的采空区进行充填作业，当支巷回采结束后，连续采煤机进入首条支巷的左侧进行掘采作业，膏体充填管路进入采完的采空区进行充填作业，膏体充填的充填、凝固速度必须与掘采速度相匹配，如此往复，实现支巷掘采与充填平行作业，直至下分层采完为止。
上分层回采顺序：上分层煤炭资源采用传统的旺格维利式开采方法进行回采。
具体的回采顺序为：待上分层开采系统准备完毕后，在合适的位置掘进第一条上分层支巷12，待第一条上分层支巷12掘进完毕后，在支巷左侧单翼布置采硐，采用连采机后退式回采采硐，待第一条上分层支巷12所有采硐回采完毕后，掘进、回采第二支巷，支巷间留设煤柱1~1.5m，相隔3~5条支巷留设8m隔离煤柱，采用完全垮落法管理顶板，依次类推，直至回采完上分层所有支巷采硐。
本发明主要设备配套为连续采煤机、梭式运煤车、履带式行走液压支架、连运1号车、锚杆机、矿用防爆式无轨胶轮车及膏体充填所需的管道。
Claims (6)
1.一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：将厚度为8～13m特厚煤层分为上、下两分层，上分层开采3～5.5m，下分层开采3～5.5m，中间层厚度1～2m，采用分层分采的方式进行煤炭资源回采：先采下分层，下分层采用连采机在下分层支巷的一侧单翼布置下分层支巷采硐并配合膏体充填方式开采，先跳采后充填的方式进行开采；后采上分层，上分层采用旺格维利式开采，在上分层支巷的一侧单翼布置上分层支巷采硐开采，后退式依次回采。
2.一种如权利要求1所述的一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，掘进巷道，在特厚煤层的底板上和顶板下分别开采运输大巷（1）和辅运大巷（2）；
第二步，下分层掘进巷道，从运输大巷（1）开掘下分层主运顺槽（4），从辅运大巷（2）开掘下分层辅运顺槽（3），下分层主运顺槽（4）和下分层辅运顺槽（3）之间采用若干下分层支巷（10）相连；
第三步，上分层掘进巷道，从辅运大巷（2）开掘上分层辅运顺槽（5），从运输大巷（2）上山掘进进风斜巷（7），掘至煤层顶板后沿煤层顶板掘进上分层主运顺槽（6），上分层辅运顺槽（5）和辅运大巷（2）交界处布置溜煤眼（16），上分层主运顺槽（6）和上分层辅运顺槽（5）之间布置若干上分层支巷连接贯通；
第四步，下分层回采，采用连续采煤机（19）掘进下分层支巷（10），在下分层支巷（10）的一侧后退式回采下分层支巷采硐（14），第一条下分层支巷（8）采完以后，连续采煤机（19）后退2-3个采空宽度1.1倍的距离，跳采进入下一条下分层支巷，进行掘进和回采作业，同时充填管道进入采完的采空区进行充填作业，当下分层支巷（10）回采结束后，连续采煤机（19）进入第一条下分层支巷（8）的另一侧进行掘采作业，膏体充填管路进入采完的采空区进行充填作业，如此往复，实现下分层支巷掘采与充填平行作业，直至下分层采完为止，各个采空区之间留设煤柱；
第五步，上分层回采，在上分层支巷上相对于下分层支巷采硐（14）的一侧单翼布置上分层支巷采硐（15），采用连续采煤机（19）后退式回采采硐，待第一条上分层支巷（12）所有采硐回采完毕后，掘进、回采第二条上分层支巷，上分层支巷间留设煤柱（17），相隔3~5条上分层支巷留设隔离煤柱（13），采用完全垮落法管理顶板，依次类推，直至回采完所有上分层支巷采硐（15）。
3.根据权利要求2所述的一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：下分层掘进巷道时，以＜8°坡度边坡下山掘进直至见底板后沿底板掘进，下分层辅运顺槽（3）与下分层主运顺槽（4）竖直相距60～120m，下分层辅运顺槽（3）与下分层主运顺槽（4）的一端水平相距20-40m。
4.根据权利要求2所述的一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：上分层掘进巷道时，进风斜巷（7）的上山坡度＜8°，上分层辅运顺槽（5）与上分层主运顺槽（6）相距60～120m，上分层辅运顺槽（5）与上分层主运顺槽（6）的一端水平相距20-40m。
5.根据权利要求2所述的一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：下分层回采中，下分层支巷（10）宽度为5.2-6m，下分层支巷采硐（14）与下分层支巷（10）的夹角为40°，下分层支巷采硐（14）深度为10m，宽度为3.6m，单条下分层支巷与单翼采硐形成的采空宽度为13.5~15m，各个采空区之间留设的煤柱（17）宽度为1-1.5m。
6.根据权利要求2所述的一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺，其特征在于：上分层回采中，上分层支巷采硐（15）与上分层支巷的夹角为40°，上分层支巷采硐（15）深度为10m，上分层支巷间留设的煤柱（17）宽度为1-1.5m，隔离煤柱（13）的宽度为8m。
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