CN112502706A - 一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，其整体开采结构包括：下顺槽、上顺槽、工作面、矩形气囊、工作面支架、充填管道和聚丙烯柔性带。开采方法包括：充填工作面布置、充填管道铺设、气囊安置与充填、膏体充填和回收气囊。本发明能有效降低固体废物对生态环境的污染，提高大倾角煤层资源开采量和采矿活动的安全，实现煤炭资源的清洁高效利用；实现大倾角煤层无煤柱开采，提高了大倾角煤层的采煤量；基于地表下沉和充填体接顶率的关系，利用大倾角煤层综采走向特征，充填材料在采空区向下自溜压实，合理利用固废，既保护生态环境又提高大倾角煤层的开采量和开采效率，实现煤层的可持续开采，对煤炭清洁高效利用起战略性支撑作用。
Description
技术领域
本发明属于矿山填充开采领域，具体涉及一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法。
背景技术
在大倾角煤层开采过程中，受工作面煤层倾角的影响，顶板岩层呈现非对称垮落，采空区冒落的矸石在重力作用下自溜，对现场工作人员与采煤装备造成威胁。同时，工作面开采后，煤层顶板、底板都将沿倾斜方向发生滑落、运移等变化，破坏了原有煤层顶部和底部的结构。充填技术是将地表固体废物和胶凝材料、水等混合，制备成膏体料浆，进行矿井采空区回填的一种先进技术。基于固废的膏体充填大大降低了采矿充填成本，可有效控制工作面矿压显现、减小地表沉陷，保障工作面安全高效回采。在实际开采过程中，大倾角煤层开采量少，区段煤柱资源浪费情况严重，同时固体废料容易对环境造成污染，因此设计一种针对大倾角煤层开采量少、区段煤柱资源浪费等问题，提出一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，可有效降低固体废物对生态环境的污染，提高大倾角煤层资源开采量和采矿活动的安全，实现煤炭资源的清洁高效利用的开采方法是符合实际需要的。
针对上述提出的问题，现设计一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，解决了现有技术中大倾角煤层开采量少，区段煤柱资源浪费情况严重，同时固体废料容易对环境造成污染的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填的整体开采结构，包括：下顺槽、上顺槽、工作面、上覆岩层、矩形气囊、工作面支架、充填管道和聚丙烯柔性带。
所述工作面的两端设有下顺槽和上顺槽，所述工作面倾斜设置，且上顺槽置于下顺槽的斜上方，所述工作面、下顺槽和上顺槽置于上覆岩层下端，所述下顺槽上安置有矩形气囊，所述上顺槽内安装有连通工作面的充填管道，所述工作面内设有用于加强固定的工作面支架，所述工作面支架的后端设有聚丙烯柔性带。
一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，包括如下步骤：
S1、充填工作面布置
划分大倾角煤层工作面开采区域，并沿走向布置工作面，同时，结合顶板岩层的运动特征与力学环境，确定充填体的尺寸和分段充填的极限距离；
S2、充填管道铺设
安装采煤设备，工作面支架后方带有聚丙烯柔性带，并在上顺槽铺设充填管道；
S3、气囊安置与充填
工作面正常推进，推进一个充填步距后，在工作面的下顺槽安置矩形气囊，再充入高压气体，完成对采空区下顺槽的膨胀充填；
S4、膏体充填
通过工作面的充填管道向封闭区域充填膏体；
S5、回收气囊
当采空区充填体具有一定强度，可以承载上覆岩层压力时，将矩形气囊放气并回收，再正常回采，进行下一个采充循环作业。
进一步的，制备膏体的固废包含粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏。
进一步的，采空区矩形气囊的安置采用专业小绞车。
进一步的，所述矩形气囊安置在工作面的下顺槽煤壁处。
本发明的有益效果：
1、本发明提出的大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，能够有效降低固体废物对生态环境的污染，提高大倾角煤层资源开采量和采矿活动的安全，实现煤炭资源的清洁高效利用；
2、本发明提出的大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，实现大倾角煤层无煤柱开采，提高了大倾角煤层的采煤量；
3、本发明提出的大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，基于地表下沉和充填体接顶率的关系，利用大倾角煤层综采走向特征，充填材料在采空区向下自溜压实，合理利用固废，既保护生态环境又提高大倾角煤层的开采量和开采效率，实现煤层的可持续开采，对煤炭清洁高效利用起战略性支撑作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的整体开采动作示意图；
图2是本发明实施例的整体开采动作侧视图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填的整体开采结构包括：下顺槽1、上顺槽2、工作面3、上覆岩层4、矩形气囊5、工作面支架6、充填管道7和聚丙烯柔性带8。
所述工作面3的两端设有下顺槽1和上顺槽2，所述工作面3倾斜设置，且上顺槽2置于下顺槽1的斜上方。所述工作面3、下顺槽1和上顺槽2置于上覆岩层4下端。所述下顺槽1上安置有矩形气囊5，所述上顺槽2内安装有连通工作面3的充填管道7，所述工作面3内设有用于加强固定的工作面支架6，所述工作面支架6的后端设有聚丙烯柔性带8。
一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，包括如下步骤：
S1、充填工作面布置
划分大倾角煤层工作面开采区域，并沿走向布置工作面3，同时，结合顶板岩层的运动特征与力学环境，确定充填体的尺寸和分段充填的极限距离；
S2、充填管道铺设
安装采煤设备，工作面支架6后方带有聚丙烯柔性带8，并在上顺槽2铺设充填管道7；
S3、气囊安置与充填
工作面6正常推进，推进一个充填步距后，在工作面6的下顺槽1安置矩形气囊5，再充入高压气体，完成对采空区下顺槽1的膨胀充填；
S4、膏体充填
通过工作面3的充填管道7向封闭区域充填膏体；
S5、回收气囊
当采空区充填体具有一定强度，可以承载上覆岩层4压力时，将矩形气囊5放气并回收，再正常回采，进行下一个采充循环作业。
需要注意的是，制备膏体的固废包含粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏，采空区矩形气囊5的安置采用专业小绞车，矩形气囊5安置在工作面3的下顺槽1煤壁处。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填的整体开采结构，其特征在于，包括：下顺槽(1)、上顺槽(2)、工作面(3)、上覆岩层(4)、矩形气囊(5)、工作面支架(6)、充填管道(7)和聚丙烯柔性带(8)；
所述工作面(3)的两端设有下顺槽(1)和上顺槽(2)，所述工作面(3)倾斜设置，且上顺槽(2)置于下顺槽(1)的斜上方，所述工作面(3)、下顺槽(1)和上顺槽(2)置于上覆岩层(4)下端，所述下顺槽(1)上安置有矩形气囊(5)，所述上顺槽(2)内安装有连通工作面(3)的充填管道(7)，所述工作面(3)内设有用于加强固定的工作面支架(6)，所述工作面支架(6)的后端设有聚丙烯柔性带(8)。
2.根据权利要求1所述的一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、充填工作面布置
划分大倾角煤层工作面开采区域，并沿走向布置工作面(3)，同时，结合顶板岩层的运动特征与力学环境，确定充填体的尺寸和分段充填的极限距离；
S2、充填管道铺设
安装采煤设备，工作面支架(6)后方带有聚丙烯柔性带(8)，并在上顺槽(2)铺设充填管道(7)；
S3、气囊安置与充填
工作面(6)正常推进，推进一个充填步距后，在工作面(6)的下顺槽(1)安置矩形气囊(5)，再充入高压气体，完成对采空区下顺槽(1)的膨胀充填；
S4、膏体充填
通过工作面(3)的充填管道(7)向封闭区域充填膏体；
S5、回收气囊
当采空区充填体具有一定强度，可以承载上覆岩层(4)压力时，将矩形气囊(5)放气并回收，再正常回采，进行下一个采充循环作业。
3.根据权利要求2所述的一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，其特征在于，制备膏体的固废包含粉煤灰、气化渣、炉底渣、脱硫石膏。
4.根据权利要求2所述的一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，其特征在于，采空区矩形气囊(5)的安置采用专业小绞车。
5.根据权利要求2所述的一种大倾角煤层走向无煤柱分段充填开采方法，其特征在于，所述矩形气囊(5)安置在工作面(3)的下顺槽(1)煤壁处。
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