CN113266357A - 长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤炭回采工艺领域，具体而言，涉及一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其包括：在停采线与集中运输巷之间设置用于联络上下顺槽的第一联络巷，在停采线位置设置第二联络巷；在第一联络巷与第二联络巷之间掘进对穿巷道；将上下顺槽掘进过程中截割的物料以及对穿巷道掘进过程中开采的物料均转运至分选装置，利用分选装置对物料进行分选，将煤炭和矸石进行分离；将分选装置分选出的煤炭转运至集中运输巷，由矿井集中运输系统运出；将分选装置分选出的矸石转运至对穿巷道，利用矸石填充对穿巷道，重新形成支护体。上述长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，减少了煤炭资源的浪费，且提高了生产原煤的煤质。

Description

长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺

技术领域

本发明涉及煤炭回采工艺领域，具体而言，涉及一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺。

背景技术

国内煤炭大部分采用长壁后退式采煤工艺，在此工艺中，矿井回采工作面需要先掘进上顺槽、下顺槽及切眼形成生产所需的通风运输系统，顺槽掘进是开拓生产系统所必须的前提环节。

在长壁后退式采煤工作面需要设置一个停采线，停采线与集中运输巷之间形成一块不开采区域作为回采的保护煤柱，由于保护煤柱的存在，导致这块区域内的煤炭资源不能有效开采，造成煤炭资源的浪费；此外，在长壁后退式采煤工艺的顺槽巷道掘进过程中，根据煤层的地质条件，往往需要穿过半煤岩或是煤层夹矸的地层，使部分岩石被截割，被截割下来的矸石会混入现有矿井煤流系统，造成生产原煤煤质下降，矸石无效运输，不但会增加地面洗选加工费，而且还会增加地面矸石排放量。

综上，如何克服现有的长壁后退采煤顺槽掘进工艺的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，以缓解现有技术中的长壁后退采煤顺槽掘进工艺存在的浪费煤炭资源且生产原煤煤质下降的技术问题。

本发明提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，包括：

在停采线与集中运输巷之间设置用于联络上顺槽与下顺槽的第一联络巷，在停采线位置设置用于联络上顺槽与下顺槽的第二联络巷；在所述第一联络巷与所述第二联络巷之间掘进对穿巷道，同时，继续掘进上顺槽和下顺槽；

将上顺槽和下顺槽掘进过程中截割的物料以及所述对穿巷道掘进过程中开采的物料均转运至分选装置，利用所述分选装置对物料进行分选，将煤炭和矸石进行分离；

将所述分选装置分选出的煤炭转运至集中运输巷，由矿井集中运输系统运出；将所述分选装置分选出的矸石转运至所述对穿巷道，利用矸石填充所述对穿巷道，重新形成支护体。

优选地，作为一种可实施方式，所述对穿巷道包括主巷道和若干侧部采房，所述主巷道的两端分别与所述第一联络巷和所述第二联络巷对接，若干所述侧部采房沿所述主巷道的延伸方向间隔排布。

优选地，作为一种可实施方式，所述侧部采房为斜切采房，所述斜切采房相对所述主巷道的倾斜角度为30°-50°。

优选地，作为一种可实施方式，所述对穿巷道的掘进过程包括：由所述第二联络巷往所述第一联络巷掘进所述主巷道，所述主巷道形成后，沿所述主巷道由所述第一联络巷往所述第二联络巷的方向，依次掘进各个所述侧部采房。

优选地，作为一种可实施方式，将所述分选装置分选出的矸石转运至所述对穿巷道的过程包括：将所述分选装置分选出的矸石先沿所述主巷道由所述第一联络巷往所述第二联络巷，依次填充各个所述侧部采房；然后再沿所述主巷道由所述第二联络巷往所述第一联络巷，填充所述主巷道。

优选地，作为一种可实施方式，当前填充的所述侧部采房与当前掘进的所述侧部采房间隔至少一个所述侧部采房。

优选地，作为一种可实施方式，每完成一个所述侧部采房的填充之后，均在所述侧部采房的入口处砌筑一面矸石混凝土墙；

和/或，在利用矸石填充所述主巷道的过程中，每填充预定长度的矸石，便砌筑一面矸石混凝土墙。

优选地，作为一种可实施方式，在所述矸石混凝土墙的上方预留注浆孔，利用高压泵将粘结剂打入堆积矸石的缝隙中，使堆积矸石形成整体。

优选地，作为一种可实施方式，在往所述对穿巷道中填充矸石的过程中，在堆积矸石中预埋钢筋。

优选地，作为一种可实施方式，所述对穿巷道的掘进过程包括：沿所述第一联络巷的由上顺槽朝下顺槽延伸的方向，依次掘进多条所述对穿巷道；

和/或，在将上顺槽和下顺槽掘进过程中截割的物料以及所述对穿巷道掘进过程中开采的物料均转运至分选装置之前，先将物料破碎到预定尺寸以下。

与现有技术相比，本发明提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺的有益效果是：

本发明提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，在停采线与集中运输巷之间设置用于联络上顺槽与下顺槽的第一联络巷，并在停采线位置设置用于联络上顺槽与下顺槽的第二联络巷。

在第一联络巷与第二联络巷之间掘进对穿巷道，并将对穿巷道掘进过程中开采的物料均转运至分选装置，与此同时，继续掘进上顺槽和下顺槽，并将上顺槽和下顺槽掘进过程中开采的物料也均转运至分选装置；利用分选装置对物料进行分选，将物料中的煤炭和矸石进行分离；将分选装置分选出的煤炭转运至集中运输巷，由矿井集中运输系统运出，同时，将分选装置分选出的矸石转运至对穿巷道，利用矸石填充对穿巷道，重新形成支护体。

需要说明的是，本发明提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，在工作面上下顺槽掘进开拓过程中，同时对停采线与集中运输巷之间的区域内的煤炭进行开采后，又就近取材，利用顺槽掘进和对穿巷道掘进产生的矸石填充工作面停采线与集中运输巷之间开采后形成的采空区，重新形成支护体，从而，在保证停采线与集中运输巷之间的区域的结构支撑强度，减少了煤炭资源的浪费，且就近取材，运输成本较低；此外，本发明提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，能够对开采的物料进行预先分选，并就近将分选出的矸石填充到对穿巷道内，减少了混入矿井煤流系统的矸石，提高了生产原煤的煤质，缓解了矸石无效运输的问题，同时，还降低了地面洗选加工费，减少了地面矸石排放量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的煤炭长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺形成的工作面俯视图；

图2为本发明实施例提供的煤炭长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺形成的工作面的竖向剖视图；

图3为本发明实施例提供的煤炭长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺形成的工作面的另一视角的竖向剖视图。

图标：

110-上顺槽；120-下顺槽；130-第一联络巷；140-第二联络巷；150-对穿巷道；151-主巷道；152-侧部采房；160-集中运输巷；

210-分选装置；220-矿井集中运输系统；230-物料运输车；240-第一物料运输装置；250-第二物料运输装置；260-矸石运输填充车；270-第三物料运输装置；280-采煤机；290-第四物料运输装置；2100-破碎装置；2110-注浆管；

310-堆积矸石；320-矸石混凝土墙。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本实施例提供了一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，在停采线与集中运输巷160之间设置用于联络上顺槽110与下顺槽120的第一联络巷130，并在停采线位置设置用于联络上顺槽110与下顺槽120的第二联络巷140。

在第一联络巷130与第二联络巷140之间掘进对穿巷道150，并将对穿巷道150掘进过程中开采的物料均转运至分选装置210，与此同时，继续掘进上顺槽110和下顺槽120，并将上顺槽110和下顺槽120掘进过程中开采的物料也均转运至分选装置210；利用分选装置210对物料进行分选，将物料中的煤炭和矸石进行分离；将分选装置210分选出的煤炭转运至集中运输巷160，由矿井集中运输系统220运出，同时，将分选装置210分选出的矸石转运至对穿巷道150，利用矸石填充对穿巷道150，重新形成支护体。

需要说明的是，本实施例提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，在工作面上下顺槽掘进开拓过程中，同时对停采线与集中运输巷160之间的区域内的煤炭进行开采后，又就近取材，利用顺槽掘进和对穿巷道150掘进产生的矸石填充工作面停采线与集中运输巷160之间开采后形成的采空区，重新形成支护体，从而，在保证停采线与集中运输巷160之间的区域的结构支撑强度，减少了煤炭资源的浪费，且就近取材，运输成本较低；此外，本实施例提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，能够对开采的物料进行预先分选，并就近将分选出的矸石填充到对穿巷道150内，减少了混入矿井煤流系统的矸石，提高了生产原煤的煤质，缓解了矸石无效运输的问题，同时，还降低了地面洗选加工费，减少了地面矸石排放量。

实际操作时，可利用采煤机280以掘进工艺，开采对穿巷道150内的含有煤炭的物料；利用物料运输车230将从对穿巷道150内开采出的物料转运到第二联络巷140内的第一物料运输装置240；利用第一物料运输装置240将物料转运到上顺槽110内的第二物料运输装置250，相应地，第一物料运输装置240还可将下顺槽120掘进过程中产生的物料转运到上顺槽110内的第二物料运输装置250,从而，对穿巷道150掘进过程中产生的物料以及从下顺槽120掘进过程中产生的物料，均能与上顺槽110掘进过程中开采出的物料一起朝分选装置210输送。在分选装置210完成分选后，利用矸石运输填充车260将分选装置210分选出的矸石运输到对穿巷道150内，并填充到对穿巷道150的采空区内；利用第三物料运输装置270将分选装置210分选出的煤炭转运到矿井集中运输系统220。

具体地，上述对穿巷道150包括主巷道151和若干侧部采房152，其中，主巷道151的两端分别与第一联络巷130和第二联络巷140对接，并将若干侧部采房152沿主巷道151的延伸方向间隔排布，如此，可提高开采过程中的结构稳定性。

其中，侧部采房152的进刀长度根据地质情况决定。

将上述侧部采房152设置为斜切采房，使斜切采房相对主巷道151的斜切角度设置为30°-50°，便于进刀。

需要说明的是，可将靠近上顺槽110的对穿巷道150设置为只有主巷道151，不掘进侧部采房152，以在上顺槽110与对穿巷道150之间保留较完成的煤柱，提高结构稳定性。

在上述结构的基础上，对穿巷道150可采用如下掘进过程进行开采：

先由第二联络巷140往第一联络巷130掘进主巷道151，在主巷道151形成后，沿主巷道151由第一联络巷130往第二联络巷140的方向，依次掘进各个侧部采房152，最终完成对穿巷道150的掘进开采。

在采用上述掘进过程形成对穿巷道150后，分选装置210分选出的矸石转运至对穿巷道150处的采空区的过程具体可包括：

将分选装置210分选出的矸石先沿主巷道151由第一联络巷130往第二联络巷140，依次填充各个侧部采房152；然后再沿主巷道151由第二联络巷140往第一联络巷130，填充主巷道151，如此，采煤与矸石填充作业便不易发生干涉。

针对一条对穿巷道150，采煤机280先由第二联络巷140往第一联络巷130，开采出主巷道151，然后，沿开采出的主巷道151返回，在预定位置处依次开采侧部采房152，在开采完至少一个侧部采房152后；矸石运输填充车260将矸石输送到距离第一联络巷130最近的侧部采房152，同时，采煤机280继续开采；矸石运输填充车260在填充完对穿巷道150的各个侧部采房152后，由主巷道151与第二联络巷140交叉的一端开始填充主巷道151，直至完成主巷道151的填充。在填充过程中，矸石运输填充车260会在矸石使用完后，依次沿主巷道151和第一联络巷130返回到分选装置210处，补充矸石，而与此同时，物料输送车在装满物料之后，会沿主巷道151朝向第二联络巷140行进，将物料转移到第一物料运输装置240内，也就是说，矸石运输填充车260与物料输送车在主巷道151内的行驶轨迹无交叉，从而，采煤与矸石填充作业便不易发生干涉。

优选地，将当前填充的侧部采房152设置为与当前掘进的侧部采房152间隔至少一个侧部采房152，也就是说，在侧部采房152的开采与填充过程中，采煤机280与矸石运输填充车260至少间隔一个侧部采房152，可更好地避免采煤与矸石填充作业相互影响的问题。

优选地，参见图2，每完成一个侧部采房152的填充之后，均在侧部采房152的入口处砌筑一面矸石混凝土墙320，以利用矸石混凝土墙320，使填充到侧部采房152内的矸石能够稳定存留于侧部采房152内，提高回填后的侧部采房152形成的支护体的结构稳定性。

参见图3，在利用矸石填充主巷道151的过程中，每填充预定长度(此预定长度可设置为3m左右)的矸石，便砌筑一面矸石混凝土墙320，减短单次填充长度，便于操作，且结构稳定性更强。

进一步地，在矸石混凝土墙320的上方预留注浆孔，利用高压泵将粘结剂打入堆积矸石310的缝隙中，使堆积矸石310形成整体，以提高支护体的结构强度。

可在注浆孔处穿入注浆管2110，以通过注浆管2110往堆积矸石310的缝隙中注入粘结剂。

具体地，矸石混凝土墙320的厚度可设置为300mm。

优选地，在往对穿巷道150中填充矸石的过程中，在堆积矸石310中预埋钢筋，从而，在往堆积矸石310的缝隙中打入粘结剂后，能够形成类似钢筋混凝土的结构，强度更高。

此外，实际作业时，需开采多条对穿巷道150，并使多条对穿巷道150间隔排布，以在保证结构稳定性的前提下，将第一联络巷130、第二联络巷140、上顺槽110和下顺槽120围成的区域内的煤炭能够被较充分地开采出来，减少煤炭的浪费；巷道宽度根据煤层厚度、顶底板地质矿压调节确定，实现贯穿巷道只采用顶板锚杆挂网支护，侧壁不支护。

在对多条对穿巷道150进行掘进时，沿第一联络巷130的由上顺槽110朝下顺槽120延伸的方向，依次掘进多条对穿巷道150。

在完成一条对穿巷道150的掘进后，处于对穿巷道150内的采煤机280驶入第二联络巷140，并沿第二联络巷140朝向下顺槽120的方向行进，直到到达下一条需要开采的对穿巷道150的预定位置，开始进行掘进操作。

优选地，在将顺槽掘进过程中截割的物料以及对穿巷道150掘进过程中开采的物料均转运至分选装置210之前，先将物料破碎到预定尺寸(该预定尺寸可设置在100mm)以下，以使得物料能够顺利进入分选装置210，并提高分选精度。

利用第二物料运输装置250将来自下顺槽120的物料和来自对穿巷道150的物料均转运到破碎装置2100处，相应地，第二物料运输装置250还可将上顺槽110掘进过程中产生的物料转运到破碎装置2100处；利用破碎装置2100对物料进行破碎处理；利用第四物料运输装置290将完成破碎的物料，转运到分选装置210处；利用分选装置210对物料进行分选，将物料中的煤炭和矸石分离。

具体地，可将第一联络巷130与集中运输巷160的间距设置为10m，在保证结构稳定性，尽可能多的采集处于集中运输巷160与停采线之间的煤炭资源。

将第一联络巷130与第二联络巷140均设置为垂直于上顺槽110和下顺槽120，以尽可能增大第一联络巷130与第二联络巷140之间的区域的面积。

需要说明的是，在工作面掘进完毕之后，第二联络巷140保留作为工作面皮带和轨道顺槽的联巷。

综上所述，本发明公开了一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其克服了传统的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺的诸多技术缺陷。本实施例提供的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，在保证停采线与集中运输巷160之间的区域的结构支撑强度，减少了煤炭资源的浪费，且就近取材，运输成本较低；此外，提高了生产原煤的煤质，缓解了矸石无效运输的问题，同时，还降低了地面洗选加工费，减少了地面矸石排放量。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，包括：

在停采线与集中运输巷(160)之间设置用于联络上顺槽(110)与下顺槽(120)的第一联络巷(130)，在停采线位置设置用于联络上顺槽(110)与下顺槽(120)的第二联络巷(140)；在所述第一联络巷(130)与所述第二联络巷(140)之间掘进对穿巷道(150)，同时，继续掘进上顺槽(110)和下顺槽(120)；

将上顺槽(110)和下顺槽(120)掘进过程中截割的物料以及所述对穿巷道(150)掘进过程中开采的物料均转运至分选装置(210)，利用所述分选装置(210)对物料进行分选，将煤炭和矸石进行分离；

将所述分选装置(210)分选出的煤炭转运至集中运输巷(160)，由矿井集中运输系统(220)运出；将所述分选装置(210)分选出的矸石转运至所述对穿巷道(150)，利用矸石填充所述对穿巷道(150)，重新形成支护体。

2.根据权利要求1所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，所述对穿巷道(150)包括主巷道(151)和若干侧部采房(152)，所述主巷道(151)的两端分别与所述第一联络巷(130)和所述第二联络巷(140)对接，若干所述侧部采房(152)沿所述主巷道(151)的延伸方向间隔排布。

3.根据权利要求2所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，所述侧部采房(152)为斜切采房，所述斜切采房相对所述主巷道(151)的倾斜角度为30°-50°。

4.根据权利要求2所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，所述对穿巷道(150)的掘进过程包括：由所述第二联络巷(140)往所述第一联络巷(130)掘进所述主巷道(151)，所述主巷道(151)形成后，沿所述主巷道(151)由所述第一联络巷(130)往所述第二联络巷(140)的方向，依次掘进各个所述侧部采房(152)。

5.根据权利要求4所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，将所述分选装置(210)分选出的矸石转运至所述对穿巷道(150)的过程包括：将所述分选装置(210)分选出的矸石先沿所述主巷道(151)由所述第一联络巷(130)往所述第二联络巷(140)，依次填充各个所述侧部采房(152)；然后再沿所述主巷道(151)由所述第二联络巷(140)往所述第一联络巷(130)，填充所述主巷道(151)。

6.根据权利要求5所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，当前填充的所述侧部采房(152)与当前掘进的所述侧部采房(152)间隔至少一个所述侧部采房(152)。

7.根据权利要求5所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，每完成一个所述侧部采房(152)的填充之后，均在所述侧部采房(152)的入口处砌筑一面矸石混凝土墙(320)；

和/或，在利用矸石填充所述主巷道(151)的过程中，每填充预定长度的矸石，便砌筑一面矸石混凝土墙(320)。

8.根据权利要求7所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，在所述矸石混凝土墙(320)的上方预留注浆孔，利用高压泵将粘结剂打入堆积矸石(310)的缝隙中，使堆积矸石(310)形成整体。

9.根据权利要求8所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，在往所述对穿巷道(150)中填充矸石的过程中，在堆积矸石(310)中预埋钢筋。

10.根据权利要求1-9任一项所述的长壁后退采煤顺槽掘进中结合置换煤柱的掘进工艺，其特征在于，所述对穿巷道(150)的掘进过程包括：沿所述第一联络巷(130)的由上顺槽(110)朝下顺槽(120)延伸的方向，依次掘进多条所述对穿巷道(150)；

和/或，在将上顺槽(110)和下顺槽(120)掘进过程中截割的物料以及所述对穿巷道(150)掘进过程中开采的物料均转运至分选装置(210)之前，先将物料破碎到预定尺寸以下。

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