CN110295905B - 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 - Google Patents
一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110295905B CN110295905B CN201910633237.6A CN201910633237A CN110295905B CN 110295905 B CN110295905 B CN 110295905B CN 201910633237 A CN201910633237 A CN 201910633237A CN 110295905 B CN110295905 B CN 110295905B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- filling
- strip
- mining
- crushed
- 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
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C45/00—Methods of hydraulic mining; Hydraulic monitors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
Abstract
本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。根据煤层的地质条件以及煤层本身的特性，选择一种以高压水为动力，对煤层产生高强度冲击力，致使煤层发生断裂、成块以及破碎。破碎的固体煤伴随着高压水呈流态化状态，通过在区段的下顺槽布置管道，将流态化的碎煤通过管道泵送到地表，完成煤炭资源的开采。待一个巷道的煤破碎、运输完毕，封闭条带的下出口，在区段上顺槽布置充填管道，采用俯充的方式对巷道进行充填其中在整个区段内采用间隔跳采的方式开采煤层。本发明减少投入设备成本的同时，有效的控制因开采影响导致上覆岩层的移动，加强了资源的合理化利用。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭资源充填开采技术领域，尤其涉及一种倾斜薄煤层利用高压水精准碎煤的充填开采方法。
背景技术
目前，随着煤炭资源的高强度开采，东部浅部煤质条件较好的煤炭资源逐渐枯竭，遗留下的煤质条件较差的薄煤层以及“三下”的压煤仍然很严重，其中开采薄煤层的条件下限制了充填综采设备使用，使得解放“三下”条件下的薄煤层面临着严峻的挑战。
充填开采技术在进行岩层移动控制、地表沉陷控制以及固体废弃物处理具有显著的技术优势，其中对于“三下”薄煤层开采，工作面无法布置普通的综采充填设备时，探索一种可以在充填的基础上，利用高压水将煤炭资源破碎并通过螺旋钻旋转采出的方法对“三下”的薄煤层开采具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，解决薄煤层在充填开采条件下，减少煤炭资源的损失的同时，有效的控制上覆岩层的移动。
技术方案：一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征是：包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。
所述碎煤系统包括通过带有侧孔的螺旋钻钻入煤层中，通过螺旋钻的旋转将钻孔中的煤旋转采出，钻孔两侧的煤通过侧孔施加高压水对煤层产生冲击力将煤层断裂、成块、破碎，碎煤通过螺旋钻旋转采出。
所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤通过管道泵送到地表。其中泵送流态化碎煤的运输管道端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗下端。经螺旋钻和高压水采出的流态化碎煤首先从条带的下出口进入弧状漏斗中，然后通过漏斗的底部进入运输管道中，通过运输管道泵送到地面。
所述管道充填系统包括通过在区段的上顺槽布置充填管道，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填。
本发明专利的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括如下步骤：
第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体的高压水压，即应满足如下公式：
f煤＜F＜f体
式中：f煤为煤的坚固性系数(普氏系数)；
F为高压水产生的冲击力；
f体为胶结充填体的坚固性系数(普氏系数)；
第二步，自工作面的下顺槽向上顺槽开始使用螺旋钻掘进出煤，在螺旋钻旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出。
第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层。
第四步，对于螺旋钻和高压水冲击采出的流态化碎煤首先进入条带下出口的弧状漏斗中，其中运输管道与弧状漏斗底端相连接，碎煤经过弧状漏斗直接进入运输管道中被泵送到地表。
第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填。首先将靠近下顺槽的条带出口封闭，在工作面的上顺槽布置充填管道，沿着整个条带从上顺槽向下顺槽充填。
第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。
所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。
所述的开采条带的长度在150m之内，便于钻杆有效的进入煤层。
所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。
有益效果：本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，将充填开采技术与高压水碎煤技术相结合，既能将“三下”条件下的薄煤层顺利采出，又能有效的控制上覆岩层的移动，减少地面的变形。同时煤炭资源在采出的过程中被水浸湿，减少了井下的煤尘的污染，改善了井下工作环境，实现井下煤炭资源的绿色、安全开采。本发明方法新颖，集采煤、充填、降尘于一体，在薄煤层充填开采方面具有显著的技术优势，具有显著的推广价值。
附图说明
图1为本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法条带开采布置图。
图2为本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法条带间隔布置图。
图中：1-螺旋钻；2-运输管道；3-充填管道；4-碎煤；5-区段上顺槽；6-区段下顺槽；7-胶结充填体；8-煤体；9-弧状漏斗。
具体实施方式
本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。根据煤层的地质条件以及煤层本身的特性，如煤的硬度、倾角、厚度，选择一种以高压水为动力，对煤层产生高强度冲击力，致使煤层发生断裂、成块以及破碎。破碎的固体煤伴随着高压水呈流态化状态，通过在区段的下顺槽布置管道，将流态化的碎煤通过管道泵送到地表，完成煤炭资源的开采。待一个巷道的煤破碎、运输完毕，封闭条带的下出口，在区段上顺槽布置充填管道，采用俯充的方式对巷道进行充填其中在整个区段内采用间隔跳采的方式开采煤层。本发明为提供一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，减少投入设备成本的同时，有效的控制因开采影响导致上覆岩层的移动，加强了资源的合理化利用。
下面结合附图对本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法进行详细描述。
如图1、2所示，一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。
所述碎煤系统包括通过带有侧孔的螺旋钻1钻入煤层中，通过螺旋钻1的旋转将钻孔中的煤旋转采出，通过侧孔施加高压水对钻孔两侧的煤体8产生冲击力，将煤层断裂、成块、破碎，碎煤4通过螺旋钻旋转采出。所使用的带有侧孔的螺旋钻，是通过在钻杆边界施加水流孔，钻杆中心有一高压水流通道与该水流孔连通。
所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤4通过运输管道2泵送到地表。其中泵送流态化碎煤4的运输管道2端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗9下端。经螺旋钻1和高压水采出的流态化碎煤4首先从条带的下出口进入弧状漏斗9中，然后通过弧状漏斗9的底部进入运输管道2中，通过运输管道2泵送到地面。
所述管道充填系统包括通过在区段上顺槽5布置充填管道3，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填。
本发明专利的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括如下步骤：
第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体7的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体7的高压水压，即应满足如下公式：
f煤＜F＜f体
式中：f煤为煤的坚固性系数(普氏系数)；
F为高压水产生的冲击力；
f体为胶结充填体的坚固性系数(普氏系数)；
第二步，自区段的下顺槽6向区段上顺槽5开始使用螺旋钻1掘进出煤，在螺旋钻1旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出。
第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层。
第四步，对于螺旋钻1和高压水冲击采出的流态化碎煤4首先进入条带下出口的弧状漏斗9中，其中运输管道2与弧状漏斗9底端相连接，碎煤4经过弧状漏斗9直接进入运输管道2中被泵送到地表。
第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填。首先将靠近区段下顺槽6的条带出口封闭，在区段的上顺槽5布置充填管道3，沿着整个条带从区段上顺槽5向区段下顺槽6充填。
第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。
所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。
所述的开采条带的长度在150m之内，便于钻杆有效的进入煤层。
所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征是：包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统；
所述碎煤系统包括将带有侧孔的螺旋钻钻入煤层中，通过螺旋钻的旋转将钻孔中的煤旋转采出，通过螺旋钻的侧孔施加高压水对钻孔两侧的煤层产生冲击力，将煤层断裂、成块、破碎，碎煤通过螺旋钻旋转采出；
所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤通过管道泵送到地表，流态化的碎煤从条带的下出口进入布置在下顺槽中的碎煤的运输管道中，通过运输管道泵送到地面；
所述管道充填系统包括通过在区段的上顺槽布置充填管道，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填；
泵送流态化碎煤的运输管道的端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗下端，经螺旋钻和高压水采出的流态化碎煤首先从条带的下出口进入弧状漏斗中，然后通过漏斗的底部进入运输管道中，通过运输管道泵送到地面；
本倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括如下步骤：
第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体的高压水压，即应满足如下公式：
f煤＜F＜f体
式中：f煤为煤的坚固性系数；
F为高压水产生的冲击力；
f体为胶结充填体的坚固性系数；
第二步，自工作面的下顺槽向上顺槽开始使用螺旋钻掘进出煤，在螺旋钻旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出；
第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层；
第四步，螺旋钻和高压水冲击采出的流态化碎煤首先进入条带下出口的弧状漏斗中，其中运输管道与弧状漏斗底端相连接，碎煤经过弧状漏斗直接进入运输管道中被泵送到地表；
第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填；首先将靠近下顺槽的条带出口封闭，在工作面的上顺槽布置充填管道，沿着整个条带从上顺槽向下顺槽充填；
第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。
3.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述的条带的长度在150m之内。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910633237.6A CN110295905B (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
| PCT/CN2020/090114 WO2021008212A1 (zh) | 2019-07-15 | 2020-05-14 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910633237.6A CN110295905B (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110295905A CN110295905A (zh) | 2019-10-01 |
| CN110295905B true CN110295905B (zh) | 2020-05-08 |
Family
ID=68031119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910633237.6A Active CN110295905B (zh) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110295905B (zh) |
| WO (1) | WO2021008212A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110295905B (zh) * | 2019-07-15 | 2020-05-08 | 中国矿业大学 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
| CN113464138B (zh) * | 2021-07-27 | 2024-03-29 | 辽宁煤科矿业产品制造有限公司 | 不可采薄保护煤层的连续油管水采装备及工艺 |
| CN114352345B (zh) * | 2022-01-15 | 2022-09-09 | 中国矿业大学 | 一种低透气倾斜煤层煤与瓦斯流态化共采系统及方法 |
| CN116163730A (zh) * | 2022-04-12 | 2023-05-26 | 四川大学 | 一种薄煤层钻机双向前进充填开采及二氧化碳封存的方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10008450C1 (de) * | 2000-02-23 | 2001-09-27 | Montan Tech Gmbh | Verfahren zur Ermittlung der Gebirgsschlaggefahr und eine dafür geeignete Vorrichtung |
| CN102777183B (zh) * | 2012-07-24 | 2015-11-25 | 河南理工大学 | 一种底板巷水力采煤工艺 |
| CN103883350B (zh) * | 2014-04-04 | 2016-04-27 | 山东科技大学 | 一种间隔跳采的充填采煤方法 |
| CN204060514U (zh) * | 2014-04-22 | 2014-12-31 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 煤矿穿层钻孔高压水射流钻扩装置 |
| CN104612690A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-13 | 王业常 | 急倾斜薄煤层条带钻式采煤法 |
| CN105804747B (zh) * | 2016-03-14 | 2018-02-27 | 西安科技大学 | 一种极薄煤层水力钻爆开采方法 |
| CN107829736A (zh) * | 2017-08-03 | 2018-03-23 | 西安科技大学 | 一种煤矿条带开采与充填置换煤柱方法 |
| CN108775240B (zh) * | 2018-04-20 | 2019-06-21 | 中国矿业大学(北京) | 一种急倾斜煤层流态化开采的方法 |
| CN108757023A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-06 | 中国矿业大学 | 一种利用矸石条带充填开采置换煤柱的方法 |
| CN110359907A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-10-22 | 天地科技股份有限公司 | 一种钻-扩-充水力扩孔割煤的采煤方法 |
| CN110295905B (zh) * | 2019-07-15 | 2020-05-08 | 中国矿业大学 | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 |
-
2019
- 2019-07-15 CN CN201910633237.6A patent/CN110295905B/zh active Active
-
2020
- 2020-05-14 WO PCT/CN2020/090114 patent/WO2021008212A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021008212A1 (zh) | 2021-01-21 |
| CN110295905A (zh) | 2019-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110295905B (zh) | 一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法 | |
| WO2023029617A1 (zh) | 煤矸石井下减排的覆岩隔离注浆充填方法 | |
| CN104251139B (zh) | 采煤工作面冒落区充填开采方法 | |
| CN110671145A (zh) | 一种大采宽厚煤层开采复合注浆方法 | |
| CN111535791B (zh) | 碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法 | |
| CN105464700B (zh) | 综采‑充填混合开采工作面充填段长度确定方法 | |
| CN111828007B (zh) | 一种地下矿山采空区遗留间柱的回采方法 | |
| CN107100625B (zh) | 覆岩注水充填降低导高的保水开采方法 | |
| CN109869150B (zh) | 一种矿山资源分段全采局充开采方法 | |
| CN109869152B (zh) | 煤与瓦斯突出煤层预留巷道开采方法 | |
| CN104879159A (zh) | 一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置及其方法 | |
| CN109931095B (zh) | 一种煤矸井下分选与就地充填工程设计方法 | |
| CN112360550A (zh) | 一种沿空留巷中低位顶板离层区煤基固废膏体注充方法 | |
| CN109723441A (zh) | 控制地压房柱两步骤机械化协同高分段无固废开采工艺 | |
| CN113653492B (zh) | 一种充填开采防治冲击地压方法 | |
| CN105804752A (zh) | 一种煤矿条带开采中覆岩离层注浆减沉工艺 | |
| CN111140232B (zh) | 一种钻-扩-充水力扩孔割煤的采煤方法 | |
| CN110671148B (zh) | 一种煤柱上方一孔多开式地面注浆充填方法 | |
| CN116537786A (zh) | 一种矸石不升井充填置换煤柱的开采方法 | |
| CN113586091B (zh) | 一种考虑采动裂隙影响的注浆防治水害方法 | |
| CN115726756A (zh) | 煤矿瓦斯治理及区域消突方法 | |
| CN115539039A (zh) | 一种基于井上下联合作业的区域化提高放顶煤回采率方法 | |
| CN116163730A (zh) | 一种薄煤层钻机双向前进充填开采及二氧化碳封存的方法 | |
| CN106150494A (zh) | 一种适于薄煤层无人工作面的采煤机及采煤方法 | |
| CN111594183A (zh) | 一种利用原卸压孔提升爆破效果的煤层深孔爆破泄压方法 |
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 |