CN111364999A - 一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法 - Google Patents

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朱磊
宋天奇
张新福
古文哲
刘治成
潘浩
秋丰岐
吴玉意
刘成勇
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    • E21C41/26—Methods of surface mining; Layouts therefor
    • E21C41/28—Methods of surface mining; Layouts therefor for brown or hard coal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

本发明公开了一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，该方法将露天矿端帮压煤划分成长度相等的若干开采阶段，并将每个阶段分为前、后分段；按照前后分段交替进行掘进巷道和充填作业完成端帮下压煤的置换，实现端帮压煤的连采连充；充填作业按照先利用抛夯一体机对巷道进行抛矸充填，再利用移动充填站对抛矸充填后的巷道进行胶结材料灌注的方法进行分步充填。本发明利用露天矿采矿过程中产生的岩土废弃物更高效的置换露天矿端帮下的煤炭资源，提高资源回收率，置换方法和工艺简单，具有良好的社会经济效益。

Description

一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法
技术领域
本发明涉及一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，适用于露天矿开采过程中遗留的端帮压煤的置换。
背景技术
我国西北地区存在大量埋藏较浅适合露天开采的煤炭，而在露天矿开采过程中，由于工艺限制会产生大量的端帮压煤。露天开采剥离土方产生的渣土会随着工作面的移动不断内排，导致端帮长度逐渐减小，逐步被露天矿生产过程剥离的土方覆盖，其下压的煤炭资源更加难以开采，造成煤炭资源永久性损失。
目前进行端帮煤炭资源回收的方法主要是传统的巷采，需留设大量的保护煤柱，资源回收率极低，且在覆岩压力的长期作用下，容易由于煤柱失稳诱发安全事故。为此，在端帮回采过程中将膏体充填材料充填至回采后的巷道中，以防止保护煤柱发生失稳且提高资源回收率。但是，此种方法需建立膏体充填材料制备站，对于材料的配比及粒径要求严格，生产工艺复杂，输送过程中容易发生堵管系统稳定性差。可能由于端帮压煤回采速度较慢，影响露天矿正常作业。
发明内容
本发明的目的在于提供一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法，以解决目前技术存在的缺陷，利用露天矿采矿过程中产生的岩土废弃物更高效的置换露天矿端帮下的煤炭资源，提高资源回收率，具有良好的社会经济效益，在蒙陕地区等露天煤矿集中的区域应用前景广阔。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，包括以下步骤：
1)将露天矿端帮压煤划分成长度相等的若干开采阶段，并将每个阶段分为前分段和后分段，每个分段由5～10个巷道组成；
2)对本阶段端帮边坡及巷道开口处进行边坡加固处理，防止边坡失稳，保证施工安全；
3)垂直台阶方向与水平面按照预设角度利用连采机掘进后分段第一条划分好的巷道，直至露天矿地表境界位置；
4)退出连采机，利用抛夯一体机对巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300～500mm，并在未接顶空间内留设充填管路；同时在前分段开始掘进第一条划分好的巷道；
5)抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙，并将充填管道末端露出，调配移动充填站对该巷道进行胶结材料的灌注；
6)后分段充填巷道内被胶结材料灌注满后，前分段的巷道刚好完成掘进，开始利用抛夯一体机对后分段的巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300～500mm，并在未接顶空间内留设充填管路；同时，后分段第一条巷道内充填体达到强度要求，在后分段开始掘进第二条划分好的巷道；
7)前分段第一条巷道抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙，并将充填管道末端露出，调配移动充填站对该巷道进行胶结材料的灌注；
8)前分段第一条充填巷道内被胶结材料灌注满后，后分段的第二条巷道刚好完成掘进；依次循环，将划分阶段内的巷道全部完成采煤和充填，然后开始下一阶段的开采。
本发明进一步的改进在于，步骤1)中，开采阶段长度为60～100m，且每个巷道宽度为4～6m，巷道高度根据煤层具体条件确定。
本发明进一步的改进在于，步骤5)中，胶结材料为水泥、粉煤灰按照质量比为1：(0.5～1)混合，然后水灰质量比为(0.5～1):1进行配制。
本发明进一步的改进在于，移动充填站的胶结材料容量至少满足一条巷道的充填量。
本发明进一步的改进在于，步骤5)中，充填管道前端为花管，末端5m为常规管道。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法，有效解决露天矿生产过程中产生的矸石固体废弃物，巷道充填过程中矸石与胶结材料采取分步的形式进行充填，无需设立大型制膏站，胶结材料内无固体颗粒减少其堵管风险，提高系统稳定性。通过利用矸石与胶结材料形成高强度的充填体维持顶板岩层稳定，相邻两回采巷道间无需留设煤柱，提高端帮压煤的资源回收率。
附图说明
图1是本发明一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法的俯视流程图，图1(a)～(h)分别为各个步骤示意图；
图2是一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法的侧视图。
附图标记说明：
1—正采煤掘进面，2—地表境界线，3—端帮压煤，4—正在抛矸充填的巷道，5—抛矸完成的巷道，6—移动充填站，7—完成充填的巷道，8—完成充填的阶段，9—封堵墙，10—充填管道，11—原边坡线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
实施例
以某鄂尔多斯市某露天矿为例，煤层厚度为4m，利用本发明的方法进行端帮下压煤的煤炭资源置换。图1是本发明一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法的俯视流程图；图2是一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法的侧视图。
本发明提供的一种露天矿端帮压煤连采连充的置换方法，包括以下步骤：
1)将露天矿端帮压煤3划分成长度相等的若干开采阶段，并将每个阶段分为前分段和后分段，每个分段由10个巷道组成；
2)对本阶段端帮边坡及巷道开口处进行边坡加固处理，防止边坡失稳，保证施工安全；
3)垂直台阶方向与水平面按照2°角度利用连采机掘进后分段第一条划分好的巷道，直至露天矿地表境界位置2，如图1(a)所示；
4)退出连采机，利用抛夯一体机对巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300mm，并在未接顶空间内留设充填管路10；同时在前分段开始掘进第一条划分好的巷道，如图1(b)所示；
5)抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙9，并将充填管道10末端露出，调配移动充填站6对该巷道进行胶结材料的灌注如图1(c)所示；
6)后分段充填巷道内被胶结材料灌注满后，前分段的巷道刚好完成掘进如图1(d)所示，开始利用抛夯一体机对后分段的巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300mm，并在未接顶空间内留设充填管路10如图1(e)所示；同时，后分段第一条巷道内充填体达到强度要求，在后分段开始掘进第二条划分好的巷道如图1(e)所示；
7)前分段第一条巷道抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙9，并将充填管道10末端露出，调配移动充填站6对该巷道进行胶结材料的灌注如图1(f)所示；
8)前分段第一条充填巷道内被胶结材料灌注满后，后分段的第二条巷道刚好完成掘进如图1(g)所示；依次循环，将划分阶段内的巷道全部完成采煤和充填，然后开始下一阶段的开采，如图1(h)所示。
所述开采阶段长度为100m，所述巷道宽度为5m，巷道高度为4m。
所述胶结材料为水泥、粉煤灰按照质量比2：1混合，然后按照水灰质量比0.7:1进行配制。
所述移动充填站的胶结材料容量至少满足一条巷道的充填量。
所述充填管道10前端为花管，末端5m为常规管道。

Claims (5)

1.一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将露天矿端帮压煤划分成长度相等的若干开采阶段，并将每个阶段分为前分段和后分段，每个分段由5～10个巷道组成；
2)对本阶段端帮边坡及巷道开口处进行边坡加固处理，防止边坡失稳，保证施工安全；
3)垂直台阶方向与水平面按照预设角度利用连采机掘进后分段第一条划分好的巷道，直至露天矿地表境界位置；
4)退出连采机，利用抛夯一体机对巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300～500mm，并在未接顶空间内留设充填管路；同时在前分段开始掘进第一条划分好的巷道；
5)抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙，并将充填管道末端露出，调配移动充填站对该巷道进行胶结材料的灌注；
6)后分段充填巷道内被胶结材料灌注满后，前分段的巷道刚好完成掘进，开始利用抛夯一体机对后分段的巷道进行抛矸充填，控制未接顶高度为300～500mm，并在未接顶空间内留设充填管路；同时，后分段第一条巷道内充填体达到强度要求，在后分段开始掘进第二条划分好的巷道；
7)前分段第一条巷道抛矸充填完成后，在巷道开口处设立封堵墙，并将充填管道末端露出，调配移动充填站对该巷道进行胶结材料的灌注；
8)前分段第一条充填巷道内被胶结材料灌注满后，后分段的第二条巷道刚好完成掘进；依次循环，将划分阶段内的巷道全部完成采煤和充填，然后开始下一阶段的开采。
2.根据权利要求1所述的一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，其特征在于，步骤1)中，开采阶段长度为60～100m，且每个巷道宽度为4～6m，巷道高度根据煤层具体条件确定。
3.根据权利要求1所述的一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，其特征在于，步骤5)中，胶结材料为水泥、粉煤灰按照质量比为1：(0.5～1)混合，然后水灰质量比为(0.5～1):1进行配制。
4.根据权利要求3所述的一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，其特征在于，移动充填站的胶结材料容量至少满足一条巷道的充填量。
5.根据权利要求1所述的一种露天煤矿端帮压煤采充一体化的置换方法，其特征在于，步骤5)中，充填管道前端为花管，末端5m为常规管道。
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