CN109630112B - 一种切顶充填的n00采矿法 - Google Patents

一种切顶充填的n00采矿法 Download PDF

Info

Publication number
CN109630112B
CN109630112B CN201811259333.0A CN201811259333A CN109630112B CN 109630112 B CN109630112 B CN 109630112B CN 201811259333 A CN201811259333 A CN 201811259333A CN 109630112 B CN109630112 B CN 109630112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mining
roof
filling
cutting
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811259333.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109630112A (zh
Inventor
王昌祥
沈宝堂
孙熙震
路瑶
孟凡宝
江宁
李青海
张新国
刘音
张步初
梁彦波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN201811259333.0A priority Critical patent/CN109630112B/zh
Publication of CN109630112A publication Critical patent/CN109630112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109630112B publication Critical patent/CN109630112B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C41/00Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/16Methods of underground mining; Layouts therefor
    • E21C41/18Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F15/00Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
    • E21F15/06Filling-up mechanically

Abstract

本发明涉及一种切顶充填的N00采矿法,解决了现有技术采场结构稳定性差、地表沉陷变形、地表矸石堆积等方面问题。其特征在于,在一个全新盘区布置多个采煤工作面,实现一种无巷道掘进,在开采的过程中沿空留巷;当采完煤层10m后,开始开采直接顶,开采直接顶宽度为7m,一次切顶后形成切顶区,之后切顶区顶板自行垮落充填;工作面继续向前开采,新的采空区通过临时储存仓中储存的破碎岩石及地表矸石进行充填,切顶区顶板垮落施加两侧约束。本发明提高开采效率,节约资源,有效控制地表沉陷,减小了井下矸石的运输,直接在井下利用,而且也解决了地面矸石堆积的问题,可广泛应用于煤矿井下充填开采技术领域。

Description

一种切顶充填的N00采矿法
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域,涉及一种适用于我国煤矿开采的N00采矿法,具体涉及一种切顶充填的N00采矿法。
背景技术
目前,我国控制地表沉陷的途径主要有条带开采、膏体充填、覆岩离层注浆和综采工作面高效架后机械化矸石充填技术等几种方式。条带开采是减小地表变形的有效方法之一,但条带开采采出率仅为40%~60%,资源浪费较严重。膏体充填虽然可以有效提高村庄下压煤的采出率,但充填成本越来越大,工艺较复杂,难以满足高效生产的需要。覆岩离层注浆通过在工作面后方15~20m处离层注浆的方法控制地表变形,但该方法充填效果存在争议,一般认为覆岩离层注浆地表减沉量不超过40%,基本达不到控制地表变形的目的。为了解决煤矿充填成本较高的问题,随着井下掘进矸石提升紧张、地面矸石堆积造成的环境污染等问题,逐渐兴起了综采工作面高效架后机械化矸石充填技术,直接采用井下矸石进行充填,该项技术对固体废弃物处理及掘进矸石不升井方面有极大的优势,但是存在以充填定开采,生产规模受到限制,固体材料来源受到限制的缺点。
N00采矿法是近年来煤矿领域的行业最新的技术之一,N00采矿法就是在一个全新的盘区布置多个工作面,实施一种无巷道掘进,并且无煤柱开采,N00采矿法实现了不再需要掘进任何顺槽巷道,也不再需要留设煤柱,从而可以节约资源,提高开采效率,减少井下灾害,尤其是掘进巷道产生的灾害。
虽然N00采矿法有诸多优点,但是N00采矿法仍然是采用垮落法管理顶板,忽略了可能带来地表开采沉陷的潜在灾害,尤其是开采浅埋厚煤层时,易造成地表自然环境的破坏及地下水的流失。所以采用现有的N00采矿法时,就需要考虑地表开采沉陷问题,还需要考虑开采工艺及充填材料来源等方面问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术中采场结构稳定性差、地表沉陷变形、地表矸石堆积等问题,提供一种可以有效解决地表矸石堆积及控制地表开采沉陷的切顶充填的N00采矿法。
为解决上述技术问题,为此本发明所采用的技术方案如下:
本发明设有就是在一个全新盘区布置多个采煤工作面,实现一种无巷道掘进,整个盘区设置回风下山通道、轨道下山通道和皮带下山通道,回风下山通道和轨道下山通道位于所述盘区的一端,皮带下山通道连通盘区的另一端,并且与回风下山通道连通;在每一个采煤工作面的开采过程中,均从皮带下山通道的一端向回风下山通道和轨道下山通道一端开采,在开采的过程中沿空留巷,留巷位置为靠近下一个采煤工作面的部分,留巷位置作为下一个采煤工作面的上顺槽;切顶充填的N00采矿法步骤如下:
1)初次开采:从皮带下山通道的一端的切眼通道向回风下山通道和轨道下山通道方向开采,工作面两侧通道分别为上顺槽和下顺槽,初次开采煤层宽度为10m,其中液压支架占据3m,空顶区7m;
2)一次切顶:当采完煤层宽度10m后,开始切割初次开采空顶区直接顶,切割直接顶宽度为7m,留巷位置处的破碎岩体置于原处,将切割直接顶所得的剩余破碎岩石运输至临近采空区设置的临时储存仓保存,一次切顶后形成切顶区;
3)切顶区顶板垮落充填:工作面继续向前开采,一次切顶后落下的破碎岩石不再运输至临时储存仓,而是直接充填切顶区,充填宽度为7m;
4)采空区充填:采煤工作面继续向前推进,新的采空区通过临时储存仓中的储存的破碎岩石及地表矸石进行充填,充填宽度为15m,至此形成了采宽为7m、采高为煤层厚度与一次切顶厚度之和的切顶区,充填宽度为15m的充填区。
5)重复步骤1)~步骤4),直至工作面煤层开采完毕。
优选的,上顺槽、切眼通道、下顺槽、皮带下山通道及回风下山通道依次连通,组成工作面的通风系统。
优选的,充填区留巷位置处不切顶,与充填区其他位置一起充填。
优选的,一次切顶采用的切割设备为将截割部强化改进后的采煤机。
优选的,切割直接顶落下的破碎岩石可以通过运煤系统的改装支线运输至临时储存仓保存。
优选的,采煤工作面采用液压支架支护。
本发明的有益效果:
与现有N00采矿法相比,本发明一次切顶为采空区部分充填提供了原位充填材料,顶板垮落为充填条带提供了支护,切顶留巷的长度减少2/3,支护强度也大幅度降低;可以保证采场结构的稳定性,实现对地表开采沉陷的有效控制;同时消化地表洗煤厂洗选出来的矸石也可以充填进采空区,在减轻煤矿经济压力的同时,消除了因地表大量矸石堆积而造成的环境污染问题,符合可持续性发展的目标,具有积极的环境意义和社会意义。
附图说明
图1是本发明切顶充填N00采矿法示意图;
图2是本发明工作面开采前的示意图;
图3是本发明工作面初次开采10m的示意图;
图4是本发明工作面一次切顶的示意图;
图5是本发明工作面边采边充填的示意图;
图6是本发明工作面顶板垮落的示意图;
图7是本发明工作面开采完成后的效果示意图。
图中符号标记说明:
1是盘区;2是工作面;3是充填区;4是切顶区;5是留巷区;6是上顺槽;7是切眼通道;8是下顺槽;9是回风下山通道;10是轨道下山通道;11是皮带下山通道;12是液压支架;13是采煤机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的术语如无特殊规定,均为行业内常规术语。
如图1所示,本发明提供一种切顶充填的N00采矿法,在一个新的盘区1设置多个工作面2,实现一种无巷道掘进,且无煤柱开采。在整个盘区1的一侧设置有回风下山通道9和轨道下山通道10,从盘区1的井口到盘区1的另一侧设有皮带下山通道11,皮带下山通道11环绕整个盘区1后与回风下山通道9连通,回风下山通道9、轨道下山通道10、皮带下山通道11都与井口相连。
在首个工作面2上设置有切眼通道7,皮带下山通道11的一段作为该工作面2的上顺槽6,在开采过程中,在靠近相邻下一个工作面的位置进行沿空留巷,自身留巷形成首采工作面的下顺槽8;靠近下一个采煤工作面的留巷区5,作为下一个采煤工作面的上顺槽。上顺槽6、切眼通道7、下顺槽8、皮带下山通道11及回风下山通道9依次连通,组成了工作面2的通风系统。
在工作面2开采过程中,始终无需对工作面2在开采作业前挖掘上顺槽和下顺槽,仅需留巷即可,留巷是在采煤后形成,不需要单独挖掘,实现一种无巷道掘进,且无煤柱开采,提高了工作面开采效率,降低资源消耗,减少生产成本。
切顶充填N00采矿法的开采步骤如图2-图7所示。
1)初次开采:从皮带下山通道11的一端的切眼通道7向回风下山通道9和轨道下山通道10方向开采,工作面2两侧通道分别为上顺槽6和下顺槽8,初次开采煤层宽度为10m,其中液压支架占据3m,空顶区为7m。
2)一次切顶:当采完煤层宽度10m后,开始切割初次开采空顶区直接顶,切割直接顶宽度为7m,由于直接顶硬度和煤层相比,差距很小,所以对采煤机13稍作改进,将截割部强化后,即可以直接采用采煤机13达到切割直接顶的目的。沿空留巷位置处的破碎岩体置于原处,将一次切顶所得的剩余破碎岩石通过运煤系统的改装支线运输至临近采空区的临时储存仓保存,一次切顶后形成切顶区4。
3)切顶区顶板垮落充填:工作面2继续向前开采,一次切顶后落下的破碎岩石不再运输至临时储存仓,而是直接充填切顶区4,充填宽度为7m。
4)采空区充填:采煤工作面继续向前推进,新的采空区通过临时储存仓中的储存的破碎岩石及地表矸石进行充填,充填宽度为15m,一次切顶的悬露岩层垮落充填破碎岩体条带,至此形成了采宽为7m、采高为煤层厚度与一次切顶厚度之和的切顶区4,充填宽度为15m的充填区3,切顶区顶板垮落施加两侧约束。
5)至此步骤1)~步骤4)可以归纳为一个循环,此后重复步骤1)~步骤4),直至工作面2煤层开采完毕。
在盘区1的开采过程中,回风下山通道9和轨道下山通道10在整个开采过程中不发生变化,是固定通道。而皮带下山通道11和切眼通道7是随着开采的留巷而逐渐变化,是变化的通道。
采煤工作面2采用液压支架12支护,充填区3的留巷位置处不切顶,和充填区3其他区域一样进行充填,切顶留巷的长度减少2/3,需要的支护材料和支护强度大幅降低。按照现有N00采矿法对留巷进行支护,通常采用锚杆和锚索进行联合支护,由于切顶留巷长度减少,需要的支护强度大幅降低,所以支护强度可以降低50%,在保证支护效果的前提下,可以有效的节约资源。
惟以上所述者,仅为本发明的具体实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明权利要求书的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种切顶充填的N00采矿法,在一个全新盘区布置多个采煤工作面,实现一种无巷道掘进,整个盘区设置回风下山通道、轨道下山通道和皮带下山通道,所述回风下山通道和轨道下山通道位于所述盘区的一端,所述皮带下山通道连通所述盘区的另一端,并且与所述回风下山通道连通;在每一个采煤工作面的开采过程中,均从所述皮带下山通道的一端向所述回风下山通道和轨道下山通道一端开采,在开采的过程中沿空留巷,留巷位置为靠近下一个采煤工作面的部分,所述留巷位置作为下一个采煤工作面的上顺槽;其特征在于,所述切顶充填的N00采矿法步骤如下:
1)初次开采:从所述皮带下山通道的一端的切眼通道向所述回风下山通道和轨道下山通道方向开采,工作面两侧通道分别为上顺槽和下顺槽,初次开采煤层宽度为10m,其中液压支架占据3m,空顶区7m;
2)一次切顶:当采完煤层宽度10m后,开始切割初次开采空顶区直接顶,切割直接顶宽度为7m,所述留巷位置处的破碎岩体置于原处,将切割直接顶所得的剩余破碎岩石运输至临近采空区设置的临时储存仓保存,一次切顶后形成切顶区;
3)切顶区顶板垮落充填:工作面继续向前开采,一次切顶后落下的破碎岩石不再运输至临时储存仓,而是直接充填切顶区,充填宽度为7m;
4)采空区充填:采煤工作面继续向前推进,新的采空区通过临时储存仓中的储存的破碎岩石及地表矸石进行充填,充填宽度为15m,至此形成了采宽为7m、采高为煤层厚度与一次切顶厚度之和的切顶区,充填宽度为15m的充填区;
5)重复步骤1)~步骤4),直至工作面煤层开采完毕。
2.根据权利要求1所述的一种切顶充填的N00采矿法,其特征在于,所述充填区留巷位置处不切顶,与充填区其他位置一起充填。
3.根据权利要求1所述的一种切顶充填的N00采矿法,其特征在于,所述一次切顶采用的切割设备为将截割部强化改进后的采煤机。
4.根据权利要求3所述的一种切顶充填的N00采矿法,其特征在于,切割直接顶落下的破碎岩石通过运煤系统的改装支线运输至临时储存仓保存。
CN201811259333.0A 2018-10-26 2018-10-26 一种切顶充填的n00采矿法 Active CN109630112B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811259333.0A CN109630112B (zh) 2018-10-26 2018-10-26 一种切顶充填的n00采矿法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811259333.0A CN109630112B (zh) 2018-10-26 2018-10-26 一种切顶充填的n00采矿法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109630112A CN109630112A (zh) 2019-04-16
CN109630112B true CN109630112B (zh) 2020-07-28

Family

ID=66066739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811259333.0A Active CN109630112B (zh) 2018-10-26 2018-10-26 一种切顶充填的n00采矿法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109630112B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111119891A (zh) * 2019-12-18 2020-05-08 永城煤电控股集团有限公司 一种长壁开采120工法
CN111594168B (zh) * 2020-05-26 2021-04-06 山东科技大学 一种岩矸配合成形的伪采空层支护限沉回采方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1786265A1 (ru) * 1990-11-19 1993-01-07 Stakhanovskij Kommunarsk Gorno METHOD FOR ARTIFICIAL CREEPING OF HARD ROOF ROOF
CN103321677A (zh) * 2013-06-04 2013-09-25 山东科技大学 利用条带充填墙体主动控制煤矿关键层运动的方法
CN103993882A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 中国矿业大学 一种冒落区注浆充填置换条带煤柱的方法
CN105240013B (zh) * 2015-06-24 2017-12-15 何满潮 长壁开采n00工法
CN105735995B (zh) * 2016-02-02 2017-11-14 山东科技大学 一种松软顶板切顶下的沿空留巷方法
CN106958446B (zh) * 2017-06-01 2019-02-12 湖南科技大学 一种急倾斜煤层开采的岩层移动及地表沉陷的控制方法
CN107762511B (zh) * 2017-09-26 2019-06-11 山东科技大学 一种切顶充填临近采空区的类条带式采煤方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109630112A (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103742148B (zh) 一种急倾斜煤层柔掩支护下行矸石充填的采煤法
CN103089266B (zh) 露天转地下过渡期无底柱分段空场崩落采矿方法
CN101105129A (zh) 采矿环境再造连续采矿嗣后充填采矿法
CN107725052B (zh) 一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法
CN101749020A (zh) 充填法前进式采煤
CN103104260B (zh) 复杂地质条件下综—机对拉面采煤方法
CN103953345B (zh) 一种沿空小断面留巷开采方法
CN110259451A (zh) 一种缓倾斜中厚矿体预控顶高效采矿方法
CN108756882A (zh) 一种区段平巷无掘进式短充长采开采方法
CN109630112B (zh) 一种切顶充填的n00采矿法
CN109869150B (zh) 一种矿山资源分段全采局充开采方法
CN105298496A (zh) 设置预留工作面煤柱的全采全充采煤方法
CN109322669A (zh) 倾斜煤层采空区刚柔条带相间充填无煤柱连续开采法
CN102877848B (zh) 采煤与矸石胶结条带充填同步进行方法
CN109519218A (zh) 利用风积沙干式填充网箱承载体充填采空区的方法
CN109736806A (zh) 一种无预掘巷道前进式砌块充填采煤方法
CN108825237A (zh) 一种特厚煤连采机与充填相结合的分层分采工艺
CN107905807A (zh) 一种留小煤柱综合机械化采煤支护结构及构筑方法
CN109973094B (zh) 一种矿山资源同面全采局充开采方法
CN110359914B (zh) 一种缓倾斜中厚矿体安全、低成本组合分段采矿方法
CN111255455A (zh) 一种煤矿井田不划分采区无掘巷无煤柱开采及施工方法
CN110410076A (zh) 一种用于老房柱采空区遗留煤柱回收的充填开采方法
CN110284883A (zh) 一种露天煤矿端帮采排充开采方法
CN110424966B (zh) 一种超高水材料充填工作面矸石泵送留巷无煤柱开采方法
CN212272289U (zh) “三下”压煤区域充填置换开采设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant