CN112539062B - 一种急倾斜煤层充填开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种急倾斜煤层充填开采方法，属于煤矿开采技术领域，针对急倾斜煤层赋存复杂地质条件，提供一种采用充填开采方法进行急倾斜煤层的开采，本发明通过下部运输石门和上部回风石门进入待采煤层区域，进入煤层后，沿煤层走向以5°下山倾角分别布置运输顺槽和回风顺槽，在运输顺槽内布置若干工作面运输上山，沟通工作面运输顺槽和回风顺槽，实现工作面开采区域全负压通风，在相邻的运输上山之间布置斜向的采巷，从运输上山由下往上逐层掘进采巷，本发明整个煤层开采取消上下水平和左右采区间的隔离煤柱，大大提高了资源回收率。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种采用煤矸石等固体废弃物充填置换开采急倾斜中厚煤层资源。
背景技术
在我国煤炭储量和产量中，急倾斜煤层所占比例不到5%，但在新疆、青海、甘肃、内蒙乌海等边远地区和四川、贵州、海南、福建等南方缺煤地区的产量中占有相当大的比重。由于急倾斜煤层形成是地壳不均衡沉降、冲蚀作用及后期褶皱和断裂运动的结果，其地质条件多样，煤层倾角有从45°到90°的各种变化，甚至出现倒转现象。有薄、中厚、厚及特厚煤层，多数矿井开采煤层群，一般厚度变化较大，加上成煤后受构造运动强烈挤压，使煤层形态变化复杂。由于煤层受不同程度的揉皱、错动以至破坏，一般节理发育，井田构造复杂，开采时顶底板较难控制，开采难度极大。
对于急倾斜煤层的开采在国内一直是一个技术难题，特别是对急倾斜煤层的机械化开采一直没有很好的解决办法。
发明内容
本发明针对急倾斜煤层赋存复杂地质条件，提供一种采用充填开采方法进行急倾斜煤层的开采。
本发明采用如下技术方案：
一种急倾斜煤层充填开采方法，包括如下步骤：
第一步，巷道布置
通过下部运输石门和上部回风石门进入待采煤层区域，进入煤层后，沿煤层走向以5°下山倾角分别布置运输顺槽和回风顺槽，在运输顺槽内布置若干工作面运输上山，沟通工作面运输顺槽和回风顺槽，实现工作面开采区域全负压通风，在相邻的运输上山之间布置斜向的采巷；
第二步，开采工艺
从运输上山由下往上逐层掘进采巷，每采一个采巷后，立即进行充填，在充填体凝固密实后，继续在充填体上开采下一个采巷，如此循环，直至开采至上部回风顺槽，该运输上山圈定的区域开采结束，然后掘进下一个运输上山，开采区域内运输上山的开采顺序为后退式；
充填工作面采巷长度可根据充填体凝固时间确定，采巷长度一般控制在150m以内，由于充填体在硬化过程中需要一定的凝固时间，因此为了提高掘进效率，在每一条运输上山服务的工作面区域内布置两个工作点，一个为工作面掘进回采作业点，一个为工作面充填作业点，每完成一个掘进循环，掘进与充填作业点互换，即将充填作业点移至掘进作业点，对已掘采巷进行充填作业，掘进作业点移至充填完采巷处，沿充填完采巷顶部继续进行采巷掘进。掘进时间、充填时间、凝固时间之间相互匹配，以保证充填和开采顺利接续。
所述运输顺槽和回风顺槽间距为100m。
所述工作面运输上山的间距为100-150m，以12°倾角沿煤层伪斜布置。
所述采巷的倾角为5-7°，既有利于采巷掘进施工，又能有效保证充填体自流。
所述采巷回采高度为5-6m，分两次掘进完成，第一次掘进高度为3.5-4m，掘进过程中每掘进一个循环，对顶板及两帮进行锚杆支护，剩余部分二次掘进完成，掘进过程中不需要再进行支护。
所述全负压通风系统如下：通过运输石门和回风石门进入工作面采区后，新鲜风流通过下部运输石门—运输顺槽—采区运输上山—回风顺槽—回风石门，形成全负压通风系统，采巷掘进过程中采用局部通风机进行通风。
所述充填工艺包括如下步骤：充填时将充填管路布置在采巷上部巷口，充填料浆通过充填管路进入采巷，在采巷倾角坡度的控制下自动流平接顶，在料浆充填至上部巷口高度时，在巷口支设充填模板，对巷口进行密闭，调整充填管路对密闭后的采巷进行充填接顶。
本发明的有益效果如下：
本工艺方法具有如下优点：
1. 安全：顶板掘进过程中，顶板和两帮全部采用锚杆进行支护；掘进完成后对采巷进行全部充填，顶板及采场覆岩均未收到过大的扰动和破坏，矿压显现缓和，工作面安全有保障。
2. 高效：在每个区域内，掘进作业面与充填作业面平行作业，互不影响，大大提高了工作效率，增加了产量。
3. 每个水平可少掘一条顺槽，降低巷道掘进效率，降低支护成本。
4. 整个煤层开采取消上下水平和左右采区间的隔离煤柱，大大提高了资源回收率。
附图说明
图1为本发明的巷道布置平面图。
图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图。
图3为工作面采巷掘进与充填工艺过程图。
其中：1-运输顺槽；2-回复顺槽；3-充填体；4-工作面下部采巷；5-工作面上部采巷；6-待采采巷；7-运输上山；8-待掘运输上山；9-运输石门；10-回风石门；11-上部已充采巷；12-上部托底充填巷；13-下部托底已充采巷；14-掘进上分层采巷；15-回采完采巷；16-充填完采巷。
具体实施方式
结合附图，对本发明做进一步说明。
如图所示，本发明针对急倾斜煤层赋存复杂地质条件，提出一种采用充填开采方法进行急倾斜煤层的开采。
为实现上述目标，本发明采用的技术方法如下：
（1）巷道布置
通过下部运输石门和上部回风石门进入待采煤层区域，进入煤层后，沿煤层走向以5°下山倾角分别布置运输顺槽和回风顺槽，上、下两顺槽间距100m，在运输顺槽内每隔100m～150m以12°倾角沿煤层伪斜布置工作面运输上山，沟通工作面运输顺槽和回风顺槽，实现工作面开采区域全负压通风。在两条相邻运输上山之间布置采巷，采巷倾角控制在5°~7°，既有利于采巷掘进施工，又能有效保证充填体自流，保证充填效率和充填效果。见附图1和附图2所示。
（2）开采工艺
从运输上山由下往上逐层掘进采巷，采巷倾角5°～7°，每采一个采巷后，可立即进行充填，在充填体凝固密实后，继续在充填体上开采下一个采巷，如此循环，直至开采至上部回风顺槽，这个运输上山圈定的区域开采结束。然后掘进下一个运输上山。开采区域内运输上山的开采顺序为后退式。
充填工作面采巷长度可根据充填体凝固时间确定，采巷长度一般控制在150m以内。由于充填体在硬化过程中需要一定的凝固时间，因此为了提高掘进效率，在每一条运输上山服务的工作面区域内布置上下两个作业点。一个为工作面掘进回采作业点，一个为工作面充填作业点。每完成一个掘进循环，掘进与充填作业点进行互换，即将充填作业点移至掘进作业点，对已掘采巷进行充填作业，掘进作业点移至充填完采巷处，沿充填完采巷顶部继续进行采巷掘进。掘进时间、充填时间、凝固时间之间相互匹配，以保证充填和开采顺利接续。
各采巷回采高度控制在5～6m，分两次掘进完成。第一次掘进高度控制在3.5～4m，掘进过程中每掘进一个循环，对顶板及两帮进行锚杆支护，剩余部分二次掘进完成，掘进过程中不需要再进行支护。见附图3所示。
（3）充填工艺
在采巷掘进完成后，即对采巷进行充填。充填时将充填管路布置在采巷上部巷口，充填料浆通过充填管路进入采巷，在采巷倾角坡度的控制下自动流平接顶。在料浆充填至上部巷口高度时，在巷口支设充填模板，对巷口进行密闭，调整充填管路对密闭后的采巷进行充填接顶。
（4）通风方式
通过运输石门和回风石门进入工作面采区后，新鲜风流通过下部运输石门—运输顺槽—采区运输上山—回风顺槽—回风石门，形成全负压通风系统。采巷掘进过程中采用局部通风机进行通风。
Claims (5)
1.一种急倾斜煤层充填开采方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，巷道布置
通过下部运输石门和上部回风石门进入待采煤层区域，进入煤层后，沿煤层走向以5°下山倾角分别布置运输顺槽和回风顺槽，在运输顺槽内布置若干工作面运输上山，沟通工作面运输顺槽和回风顺槽，实现工作面开采区域全负压通风，在相邻的运输上山之间布置斜向的采巷；
第二步，开采工艺
从运输上山由下往上逐层掘进采巷，每采一个采巷后，立即进行充填，在充填体凝固密实后，继续在充填体上开采下一个采巷，如此循环，直至开采至上部回风顺槽，该运输上山圈定的区域开采结束，然后掘进下一个运输上山，开采区域内运输上山的开采顺序为后退式；
在每一条运输上山服务的工作面区域内布置两个工作点，一个为工作面掘进回采作业点，一个为工作面充填作业点，每完成一个掘进循环，掘进与充填作业点互换，即将充填作业点移至掘进回采作业点，对已掘采巷进行充填作业，掘进回采作业点移至充填完采巷处，沿充填完采巷顶部继续进行采巷掘进；
全负压通风系统如下：通过运输石门和回风石门进入工作面采区后，新鲜风流通过下部运输石门—运输顺槽—采区运输上山—回风顺槽—回风石门，形成全负压通风系统，采巷掘进过程中采用局部通风机进行通风；
充填工艺包括如下步骤：充填时将充填管路布置在采巷上部巷口，充填料浆通过充填管路进入采巷，在采巷倾角坡度的控制下自动流平接顶，在料浆充填至上部巷口高度时，在巷口支设充填模板，对巷口进行密闭，调整充填管路对密闭后的采巷进行充填接顶。
2.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层充填开采方法，其特征在于：所述运输顺槽和回风顺槽间距为100m。
3.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层充填开采方法，其特征在于：所述工作面运输上山的间距为100-150m，以12°倾角沿煤层伪斜布置。
4.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层充填开采方法，其特征在于：所述采巷的倾角为5-7°。
5.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层充填开采方法，其特征在于：所述采巷回采高度为5-6m，分两次掘进完成，第一次掘进高度为3.5-4m，掘进过程中每掘进一个循环，对顶板及两帮进行锚杆支护，剩余部分二次掘进完成，掘进过程中不需要再进行支护。
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