CN110924944B - 一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，该方法主要解决工作面距大巷水平和垂直距离不等的条件下，大巷下压煤较难回采问题。开采前，在采煤工作面走向上分段划分充填区域并加固大巷；开采过程中，在采空区要充填的区域中创造填充空间，铺设充填管道，在每一分段区域“见五充二”，并循环充填到充填区域；最后，开采时及开采后期，在大巷和充填区域设置监测站，用于观测大巷以及充填体的变形量，并根据监测结果调整充填开采参数，确保大巷安全稳定的同时，采出更多的煤炭资源，这是煤炭企业贯彻绿色开采理念的新方法，此方法安全、经济、环保、高效。

Description

一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法
技术领域
本发明涉及煤矿充填开采技术领域，具体是一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法。
背景技术
煤矿中的大巷担负着整个矿井或某一采区或某一水平的运输、通风、排水、行人等一系列任务，是矿井最重要的巷道之一。大巷顶板的下沉量、两帮移尽量、底鼓的位移量以及巷道整体的偏移量相比于其它巷道标准要求更高，因此，在矿井生产期间，要确保大巷的稳定性，这对于整个矿井的安全生产、可持续发展具有重要意义。
另一方面，大巷一般在岩层或者煤层中，多煤层开采时，大巷下部压有较多的煤层，如果不采这部分煤层，将会浪费大量宝贵的煤炭资源，严重影响了矿井的可持续发展。
此外，由于工作面布置等原因，开采的工作面在水平方向上距大巷的距离不均等，在垂直方向上也不均等，全部充填开采经济成本太高，部分充填开采充填的范围难以确定。
以上凸显了特殊开采条件下(距离不均等)保护大巷的稳定性与大巷下采煤二者的矛盾性，因此，探索一种既能保护特殊条件下大巷的稳定性又能高回采率采出煤的开采方法对于矿井的绿色开采、可持续发展具有重要的意义。
因此，本领域技术人员提供了一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其包括如下步骤：
S1、开采前，在采煤工作面走向上分段划分充填区域并加固大巷，划分的依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离相等，即d1＝d2；
S2、开采时，在采空区的充填区域中创造填充空间，即在采煤工作面支架后方加固采空区顶板，在充填区域靠近采空区的一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，装配竹笆和金属网作为墙体，从而创造充填空间；
S3、铺设充填管道；在每一分段区域“见五充二”，并循环充填采空区中的充填区域；
S4、充填开采过程和开采后，在充填区域和大巷内设置监测站，用于观测大巷以及充填体的变形量，并根据监测结果调整充填开采参数。
其中，S1中采用以下步骤在采煤工作面走向上分段划分充填区域：即自工作面开切眼位置至停采线位置方向上以每100m为一间隔分段，0-100m区域，在靠近实体煤侧充填10m的充填体；100-200m区域，在靠近实体煤侧充填20m的充填体；200-300m区域，在靠近实体煤侧充填30m的充填体；以此类推，走向上以100m为一个单位叠加，充填区域以10m为一个单位递加，即工作面推进的距离越远，充填的范围越大，其依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离，即d1＝d2。
S1中加固大巷的方案：加固范围从开切眼位置外侧50m处至停采线位置外侧50m；加固方式采用锚索+桁架梁的方式，在大巷两侧距巷道中心线1.5m位置各施工一排双眼锚索桁架梁，眼距2.0m，梁长2.4m,两桁架梁锚索眼间距1.8m；在大巷中部两侧距巷道中心线0.5m各施工一排单眼锚索桁架梁，梁长1.5m,两桁架梁锚索眼间距4.0m。
S2中创造的充填空间包括在采空区顶板上铺设金属菱形网，并采用锚带网支护；在充填区域靠近采空区一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，且单体支柱见硬底，穿铁鞋；单体支柱与单体支柱之间装配竹笆和金属网作为墙体。
S3中采用如下步骤进行每一分段区域“见五充二”的循环充填：在每100m的间隔区域中“见五充二”，即自充填区域第一排单体支柱架起至第五排单体支柱支起时，由下而上充填第一排单体支柱至第三排单体支柱之间的两个空区，充填完毕后，及时回撤第一排单体支柱至第三排单体支柱，此时，第四排单体支柱变成第二个循环中的第一排单体支柱，随着采煤机继续推采，当再次支起第二个循环中第五排单体支柱时，继续充填进行充填第一排单体支柱至第三排单体支柱之间的两个空区，如此循环边采边充。
S4中的监测站的设置方式为：在大巷中每隔50m设置一个观测站，在充填区域中每隔100m设置一个观测站，所述监测站设置包括巷道围岩表面位移监测点、顶板离层监测点、巷帮深部位移监测点或锚杆受力监测点，以便观测大巷、充填体的变形量，从而进行反馈并指导S3中的分段循环充填。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于煤矿大巷下煤层的开采和保护大巷这一矛盾体，提出了一种煤矿大巷下压煤充填开采的方法，此方法即能够有效的保证大巷的稳定性，又能够最大限度的采出更多的煤炭资源，创造更大的经济价值，是矿山企业需要和国家倡导的煤矿绿色开采的新技术，对于矿井的可持续发展具有重要意义，是一种安全、经济、环保的技术。
附图说明
图1为本发明的煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法流程图；
图2为本发明的煤矿大巷下压煤分段充填开采方法平面示意图；
图3为本发明的煤矿大巷下压煤巷道加固平面示意图；
图4为本发明涉及的大巷下压煤分段充填开采方法中一个循环示意剖面图；
图5为本发明涉及的大巷保护方法中的大巷和煤层位置示意图；
图中：A1-充填区域；A2-采空区；A3-大巷；A4-充填管路；B1-第一排单体支柱；B2-第二排单体支柱；B3-第三排单体支柱；B4-第四排单体支柱；B5-第五排单体支柱；B6-墙体；B7-单体支柱；B8-充填副管路；B9-充填主管路；d1、d2-水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离；D1-开切眼距大巷的水平距离；D2-停采线距大巷的水平距离。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，如图1，其包括如下步骤：
S1、开采前，在采煤工作面走向上分段划分充填区域A1并加固大巷A3，划分的依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离相等，即d1＝d2；
S2、开采时，在采空区A2的充填区域A1中创造填充空间，即在采煤工作面支架后方加固采空区顶板，在充填区域A1靠近采空区A2的一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，装配竹笆和金属网作为墙体B6，从而创造充填空间；
S3、铺设充填管道A4,其包括充填副管路B8和充填主管路B9；在每一分段区域“见五充二”，并循环充填采空区A2中的充填区域A1；
S4、充填开采过程和开采后，在充填区域A1和大巷A3内设置监测站，用于观测大巷以及充填体的变形量，并根据监测结果调整充填开采参数。
如图2，本实施例中，S1中采用以下步骤在采煤工作面走向上分段划分充填区域A1：即自工作面开切眼位置至停采线位置方向上以每100m为一间隔分段，0-100m区域，在靠近实体煤侧充填10m的充填体；100-200m区域，在靠近实体煤侧充填20m的充填体；200-300m区域，在靠近实体煤侧充填30m的充填体；以此类推，走向上以100m为一个单位叠加，充填区域以10m为一个单位递加，即工作面推进的距离越远，充填的范围越大，其依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离相等，即d1＝d2。
如图3，本实施例中，S1中加固大巷的方案：加固范围从开切眼位置外侧50m处至停采线位置外侧50m；加固方式采用锚索+桁架梁的方式，在大巷两侧距巷道中心线1.5m位置各施工一排双眼锚索桁架梁，眼距2.0m，梁长2.4m,两桁架梁锚索眼间距1.8m；在大巷中部两侧距巷道中心线0.5m各施工一排单眼锚索桁架梁，梁长1.5m,两桁架梁锚索眼间距4.0m。
如图2和图4，本实施例中，S2中创造的充填空间包括在采空区顶板上铺设金属菱形网，并采用锚带网支护；在充填区域A1靠近采空区A2一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，且单体支柱见硬底，穿铁鞋；单体支柱与单体支柱之间装配竹笆和金属网作为墙体B6。
如图4，本实施例中，S3中采用如下步骤进行每一分段区域“见五充二”的循环充填：在每100m的间隔区域中“见五充二”，即自充填区域A1第一排单体支柱B1架起至第五排单体支柱B5支起时，由下而上充填第一排单体支柱B1至第三排单体支柱B3之间的两个空区，充填完毕后，及时回撤第一排单体支柱B1至第三排单体支柱B3，此时，第四排单体支柱B4变成第二个循环中的第一排单体支柱，随着采煤机继续推采，当再次支起第二个循环中第五排单体支柱时，继续充填进行充填第一排单体支柱至第三排单体支柱之间的两个空区，如此循环边采边充。
本实施例中，S4中的监测站的设置方式为：在大巷A3中每隔50m设置一个观测站，在充填区域A1中每隔100m设置一个观测站，所述监测站设置包括巷道围岩表面位移监测点、顶板离层监测点、巷帮深部位移监测点或锚杆受力监测点，以便观测大巷、充填体的变形量，从而进行反馈并指导S3中的分段循环充填。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、开采前，在采煤工作面走向上分段划分充填区域(A1)并加固大巷(A3)，划分的依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离相等，即d1＝d2；
S2、开采时，在采空区(A2)的充填区域(A1)中创造填充空间，即在采煤工作面支架后方加固采空区顶板，在充填区域(A1)靠近采空区(A2)的一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，装配竹笆和金属网作为墙体(B6)，从而创造充填空间；
S3、铺设充填管道(A4)；在每一分段区域“见五充二”，并循环充填采空区(A2)中的充填区域(A1)；
S4、充填开采过程和开采后，在充填区域(A1)和大巷(A3)内设置监测站，用于观测大巷以及充填体的变形量，并根据监测结果调整充填开采参数。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：
S1中采用以下步骤在采煤工作面走向上分段划分充填区域(A1)：即自工作面开切眼位置至停采线位置方向上以每100m为一间隔分段，0-100m区域，在靠近实体煤侧充填10m的充填体；100-200m区域，在靠近实体煤侧充填20m的充填体；200-300m区域，在靠近实体煤侧充填30m的充填体；以此类推，走向上以100m为一个单位叠加，充填区域以10m为一个单位递加，即工作面推进的距离越远，充填的范围越大，其依据是：水平方向上大巷距实体煤或实体煤+充填体的距离相等，即d1＝d2。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：
S1中加固大巷的方案为：加固范围从开切眼位置外侧50m处至停采线位置外侧50m；加固方式采用锚索+桁架梁的方式，在大巷两侧距巷道中心线1.5m位置各施工一排双眼锚索桁架梁，眼距2.0m，梁长2.4m,两桁架梁锚索眼间距1.8m；在大巷中部两侧距巷道中心线0.5m各施工一排单眼锚索桁架梁，梁长1.5m,两桁架梁锚索眼间距4.0m。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：S2中创造的充填空间包括在采空区顶板上铺设金属菱形网，并采用锚带网支护；在充填区域(A1)靠近采空区(A2)一侧铺设单体支柱，垒砌矸石带，且单体支柱见硬底，穿铁鞋；单体支柱与单体支柱之间装配竹笆和金属网作为墙体(B6)。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：S3中采用如下步骤进行每一分段区域“见五充二”的循环充填：在每100m的间隔区域中“见五充二”，即自充填区域(A1)第一排单体支柱(B1)架起至第五排单体支柱(B5)支起时，由下而上充填第一排单体支柱(B1)至第三排单体支柱(B3)之间的两个空区，充填完毕后，及时回撤第一排单体支柱(B1)至第三排单体支柱(B3)，此时，第四排单体支柱(B4)变成第二个循环中的第一排单体支柱，随着采煤机继续推采，当再次支起第二个循环中第五排单体支柱时，继续充填进行充填第一排单体支柱至第三排单体支柱之间的两个空区，如此循环边采边充。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿大巷下压煤分段循环充填开采方法，其特征在于：S4中的监测站的设置方式为：在大巷(A3)中每隔50m设置一个观测站，在充填区域(A1)中每隔100m设置一个观测站，所述监测站设置包括巷道围岩表面位移监测点、顶板离层监测点、巷帮深部位移监测点或锚杆受力监测点，以便观测大巷、充填体的变形量，从而进行反馈并指导S3中的分段循环充填。
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