CN113931686B - 一种用于地下矿产开采的填充开采方法及联合支架 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于地下矿产开采的填充开采方法，包括如下步骤：当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，布置在第一支架后方的第二支架随着第一支架向前推进；所述第二支架向前推进第一预设距离时停止向前推进，所述第一支架继续跟随回采面向前推进；所述第一支架跟随回采面继续向前推进第二预设距离；将填充体填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中。通过对第二支架的操作，重复上述步骤即可简便的进行多个填充空间的填充，不需要将每个填充空间和填充距离都进行测量，简化了填充开采的步骤，提高了填充开采的效率。本申请还提供一种用于地下采矿的联合支架。

Description

一种用于地下矿产开采的填充开采方法及联合支架

技术领域

本申请涉及一种地下矿产开采技术，尤其涉及一种用于地下矿产开采的填充开采方法，本申请还涉及一种联合支架。

背景技术

在采矿作业中，采空区的顶板垮落会造成地表沉陷，从而使建筑物、地面交通设施以及地表水被破坏。煤矿井下实施充填开采技术，能够有效抑制上覆岩层移动，控制地面沉陷，使地形地貌和地面建筑物基本保持原状；地下水源不被破坏；提高煤炭资源回收率，消耗大量固体废弃物；减少了积水、积瓦斯等危险源，降低了发生冲击地压可能性。因此，充填开采技术具有积极的综合社会效益、环保效益以及安全效益。

在现有技术中，间隔填充是在回采过程中，将矸石等充填材料按照预设的间隔在采空区充填以支撑顶板，在技术上实现无煤柱开采，可以有效提高回采率。但是在实际作业中，由于各个矿所处的地质情况不同，因此所需填充的厚度和间隔也不同。在回采过程中，每个填充空间的厚度与间隔需要预先计算好才能进行填充开采作业，为了达到最好效果，需要在填充开采过程中将每个填充空间与间隔的距离尺寸进行测量，以确定填充空间和间隔的位置，操作比较繁琐。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，包括步骤：

当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，布置在第一支架后方的第二支架随着第一支架向前推进；

所述第二支架向前推进第一预设距离时停止向前推进，所述第一支架继续跟随回采面向前推进；

所述第一支架跟随回采面继续向前推进第二预设距离；

将填充体填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中。

可选的，在所述第一支架继续向前推进第二预设距离的步骤之后，还包括：

所述回采面继续向前推进，所述第一支架与所述填充体之间形成安装所述第二支架的安装空间；

将所述第二支架安装在所述安装空间；然后，回到所述第二支架随着第一支架向前推进的工作步骤，进行下一轮工作循环。

可选的，所述将第二支架安装在所述安装空间的步骤中，首先将所述第二支架从与所述回采面的切口相连的顺槽巷道移动到所述安装空间。

可选的，所述第一预设距离和所述第二预设距离相等。

可选的，所述第一支架和所述第二支架是液压支架。

可选的，所述填充空间之间的填充体采用采矿产生的矸石。

本申请还提供一种用于地下采矿的联合支架，其特征在于，包括：第一支架和第二支架；在采矿作业时，采用下述方式使用所述联合支架：

首先将所述第二支架安装在所述第一支架后方；当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，所述第二支架随着所述第一支架向前推进；

所述第二支架向前推进第一预设距离后停止，所述第一支架继续向前推进第二预设距离，在所述第一支架与所述第二支架之间形成填充空间；所述填充空间用于填充填充体。

可选的，所述第二支架在填充体填充到所述填充空间后，所述第二支架再次装在所述第一支架后方。

可选的，所述第一支架和所述第二支架是液压支架。

有益效果：在本申请的技术方案中，工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，布置在第一支架后方的第二支架随着第一支架向前推进；所述第二支架向前推进第一预设距离时停止向前推进，所述第一支架继续向前推进；所述第二支架停止后，所述第一支架继续向前推进第二预设距离，将填充体填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中，填充空间中填充完成后即形成相间隔的填充体用于支撑顶板。在本申请中，通过对第二支架的操作，重复上述步骤即可简便的进行多个填充空间的填充，不需要将每个填充空间和填充距离都进行测量，简化了填充开采的步骤，提高了填充开采的效率。

附图说明

图1是本申请中填充开采方法的方法流程图

图2是本申请中联合支架的布置图一

图3是本申请中联合支架的布置图二

图4是本申请中联合支架的布置图三

图5是本申请中联合支架的布置图四

具体实施方式

为更好的理解本申请中的技术方案，下面结合附图对本申请中的实施例进行详细的介绍。

应当明确的是，以下各个实施例仅是对本申请中技术方案的说明，其不限制本申请中技术方案的范围。本领域的技术人员应当知道，在不违背本申请宗旨的前提下，本申请中的各个技术特征可以相互组合，以达到不同的目的。

在煤矿的回采过程中，随着工作面不断的向前推进，后方的采空区需要进行填充，以达到保护环境和保障安全的目的。本申请提供的技术方案中，通过第一支架与第二支架的配合，使得填充作业更为简便。本申请中的填充开采方法具体是：当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，布置在第一支架后方的第二支架随着第一支架向前推进；所述第二支架向前推进第一预设距离时停止向前推进，所述第一支架继续向前推进；所述第二支架停止后，所述第一支架继续向前推进第二预设距离，将填充体填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中。将上述步骤进行重复即可简便快速的进行采空区填充，达到更高的煤矿开采效率。

实施例一

图1展示了本申请第一实施例中的方法流程图，图2-图5示出了地下开采中联合支架的布置示意图。以下结合图1以及图2-图5对本申请第一实施例进行详细说明。

如图2所示，通常，某些专业工种(例如建筑业或者采矿业等)在工作时所必须具备的活动空间，称为该工种的工作面。在煤矿的开采过程中，采矿作业是复杂的系统性工程，简单来说，大致可以分为三个步骤：1、开设顺槽巷道，例如运输巷道106和通风巷道107。所述运输巷道106用于物资设备的搬运和将开采的煤运出，所述通风巷道107用于通风和人员进出等；2、在两个顺槽巷道顶端之间建立回采面104，也可以称之为回采工作面。所述回采面104的建设一般称为切口；3、建立回采面104后开始回采作业。回采面104是煤矿开采时所必须具备的活动空间，本申请中的名称“工作面”和“回采面104”可以视为具有相同含义。在本申请中，回采是指从顺槽巷道顶端向后开采煤矿煤体105的过程。

请参考图1，步骤S101当工作面开始回采时，第一支架101随回采面104向前推进，布置在第一支架101后方的第二支架102随着第一支架101向前推进。

在本实施例中，所述第一支架101和所述第二支架102可以是多种形式的，例如液压支架。所述第一支架101和所述第二支架102用于支撑采空区的顶板。简单来说，采空区即将煤矿采出后留下的空间区域，该空间区域的上表面即为顶板。当采空区形成后，由于地质环境因素以及重力的作用，顶板会出现下沉或者垮塌的危险，因此，通过支架的支撑可以防止上述危险的发生。在本实施例中，所述第一支架101和第二支架102是移动支架，所述移动支架是指该支架可以随着开采的进度进行移动。

在本实施例中，回采面104中部署好采掘设备，第一支架101和第二支架102顺序安装在采掘设备后。当采掘设备开始工作后，回采面104向前推进，第一支架101与第二支架102随着回采面104的推进向前推进。在开始回采作业时，所述第一支架101与所述第二支架102是紧靠在一起的。

步骤S102所述第二支架102向前推进第一预设距离108时停止向前推进，所述第一支架101继续向前推进。

如图3所示，在本实施例中，第一支架101与第二支架102向前推进的距离并不一样，当第二支架102前进的距离达到第一预设距离108时，第二支架102停止前进。所述第一预设距离108是预先设定的，第二支架102在所述第一预设距离108处时足够支撑顶板防止沉陷。所述第二支架102停止向前推进时，第一支架101继续随着回采面104向前推进。所述第一预设距离108为本申请中的填充间隔的宽度。

在本实施例中，采空区的填充是按照一定的规则以填充区和非填充区间隔的形式填充的。所述规则是预先制定的，例如根据地质结构、地层物质的类型和理化性质、采空区的规格和其他实际情况等通过计算得出。从第一支架102与第二支架102共同开始向前推进开始到第二支架102停止向前推进结束，这个期间运行的距离是填充体之间相互间隔的距离，该距离称为填充间隔。所示充填间隔中可以填充煤矸石110等废弃料

请参考图1，步骤S103所述第一支架继续向前推进达到第二预设距离111。

填充体103在上一个步骤中，所述第二支架102在向前推进第一预设距离108时停止向前推进，即在该位置支撑，而所述第一支架101继续跟随回采面104向前推进，一直达到第二预设距离111。此时，第一支架101与第二支架102之间的距离即为第二预设距离111。此时，在所述第一支架101与第二支架102之间的该第二预设距离111形成了一个空间，该空间就是预备作为填充填充体103的填充空间。

此时采掘设备可以暂停，待将填充体103填充到所述填充空间中后采掘设备重新开始向前推进。在本实施例中，第一预设距离108和第二预设距离111可以是相等的。

步骤S104，将填充体103填充到所述第一支架101与所述第二支架102之间的填充空间中。

本步骤用于在所述第一支架101和第二支架102形成的所述第二预设距离111进行填充作业；即将填充体103填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中。所述填充体103可以采用例如泡面填充材料，在填充完毕后，所述填充空间被填充体103充分支撑，从而避免了塌陷。

上述步骤S101到步骤S104仅仅表达了一个实现填充开采的完整流程；但在实际工作中，需要在整个采矿过程中反复循环上述步骤，形成不断掘进和不断提供间隔的支撑的过程；为了将两个相邻的流程顺畅的连接起来，还需要一些辅助措施。

如图4所示，首先，在上述步骤S104执行后，当填充体103将所述填充空间填满后，采掘设备和第一支架101继续将回采面104向前推进一段距离，使第一支架101与填充体103之间形成第二支架的安装空间109。

其次，将第二支架102从与切口相连的顺槽巷道撤出，并重新安装到所述安装空间109内，接着从步骤S101开始循环。在另一些可能的方法中，安装空间109在重新安装第二支架之前设置即可。上述步骤中，所述顺槽巷道是指沿着所述开采方向设置的位于回采面一侧或者两侧的可供通行的宽度狭窄的通道。

在本实施例当中，所述第一支架101与所述第二支架102可以通过多种方法进行连接，下面将提供具体的连接方法。应当明确的是，本申请当中的技术方法旨在保护在采掘煤矿作业当中的充填开采方法，下面的所述第一支架与所述第二支架之间的连接方法仅展示了本申请当中的优选方法，本领域的技术人员还可以采用其他技术手段实现。

方法1，转轮定距法：

所述转轮是一个凸轮，并装配到第一支架上，其通过一系列齿轮与采掘机器的车轮连接，当采掘机器向前推进时，采掘机器的车轮通过上述齿轮将转矩传导至所述凸轮，使凸轮转动。通过齿轮大小之间的配合，计算出当采掘机器前进距离达到第一预设距离时，所述凸轮刚好旋转半周。所述第二支架通过销钉与第一支架连接，并且所述销钉设置在所述凸轮上方。

在采掘机器向前推进的初始时刻，所述凸轮的凸端处于竖直的下方，当采掘机器向前推进的距离达到第一预设距离时，所述凸轮的凸端刚好转到竖直的上方，将所述销钉顶脱，所述第二支架与第一支架脱离并停止向前推进。

方法二，传感器定距法：

所述传感器例如可以是红外感应装置，可以通过轮胎转动圈数获得移动距离。例如，当轮胎转动触发红外感应装置发出的信号个数达到阀值后，触发控制开关，所述控制开关控制一个电磁锁打开。

所述电磁锁装配在第一支架上，并在第二支架上装配有对应于电磁锁的锁环。所述锁环与电磁锁锁定后，第二支架与第一支架形成连接。当电磁锁打开后，第二支架与第一支架脱离并停止向前推进。

方法三，感应定距法：

所述第一支架与第二支架上可以分别安装一对测距装置的两个端，当第二支架停止向前推进后，第一支架继续向前推进。当第一支架与第二支架之间的距离达到第二预设距离时，触发测距装置并由测距装置发出信号，采掘机器接收到该信号后停止向前推进。

上述三个定距的方法还可以用其他方法替代，不再赘述。

以上为本申请的第一实施例，该实施例详细描述了本申请的填充开采方法，为实现第一实施例中的方法，本申请还提供一种联合支架，包括第一支架和第二支架。

实施例二

图2-5展示了联合支架在煤矿采掘过程中的布置图。上述第一实施例已经对该联合支架的使用方法进行了详细的介绍，下面仅对所述联合支架做简要的描述。

在本实施例中，联合支架包括：第一支架101和第二支架102；所述第二支架102安装在所述第一支架101后方，随着所述第一支架101向前推进；所述第二支架102向前推进第一预设距离108后停止，所述第一支架101继续向前推进第二预设距离111，在所述第一支架101与所述第二支架102之间形成填充空间。

如图2所示，在切口中第一支架101与第二支架102靠在一起，所述第一支架101与第二支架102可以是液压支架。

如图3所示，第一支架101随回采面104向前推进，布置在第一支架101后方的第二支102架随着第一支架101向前推进；所述第二支架102向前推进第一预设距离108时停止向前推进，所述第一支架101继续向前推进；所述第二支架102停止后，所述第一支架101继续向前推进第二预设距离111，将填充体103填充到所述第一支架101与所述第二支架102之间的填充空间中。

如图4所示，所述第一支架101与所述填充体103之间形成安装所述第二支架102的安装空间109，所述第二支架102从与切口相连的顺槽巷道撤出，并安装在所述安装空间109。

如图5所示，重复上述步骤后，连续生成充填体103一、充填体102二等。

联合支架，其特征在于，包括：第一支架101和第二支架102；所述第二支架102安装在所述第一支架101后方，随着所述第一支架101向前推进；所述第二支102架向前推进第一预设距离108后停止，所述第一支架101继续向前推进第二预设距离111，在所述第一支架101与所述第二支架102之间形成填充空间。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，包括步骤：

当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，布置在第一支架后方的第二支架随着第一支架向前推进；

所述第二支架向前推进第一预设距离时停止向前推进，所述第一支架继续跟随回采面向前推进；所述第一预设距离为填充间隔的宽度，所述填充间隔是填充体之间相互间隔的距离；

所述第一支架跟随回采面继续向前推进第二预设距离；所述第二预设距离作为填充填充体的填充空间；

将填充体填充到所述第一支架与所述第二支架之间的填充空间中；

在所述第一支架继续向前推进第二预设距离的步骤之后，还包括：

所述回采面继续向前推进，所述第一支架与所述填充体之间形成安装所述第二支架的安装空间；

将所述第二支架安装在所述安装空间；然后，回到所述第二支架随着第一支架向前推进的工作步骤，进行下一轮工作循环。

2.根据权利1所述的用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，所述将第二支架安装在所述安装空间的步骤中，首先将所述第二支架从与所述回采面的切口相连的顺槽巷道移动到所述安装空间。

3.根据权利要求1所述的用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，所述第一预设距离和所述第二预设距离相等。

4.根据权利要求1所述的用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，所述第一支架和所述第二支架是液压支架。

5.根据权利要求1所述的用于地下矿产开采的填充开采方法，其特征在于，所述填充空间之间的填充体采用采矿产生的矸石。

6.一种用于地下采矿的联合支架，其特征在于，包括：第一支架和第二支架；在采矿作业时，采用下述方式使用所述联合支架：

首先将所述第二支架安装在所述第一支架后方；当工作面开始回采时，第一支架随回采面向前推进，所述第二支架随着所述第一支架向前推进；

所述第二支架向前推进第一预设距离后停止，所述第一支架继续向前推进第二预设距离，在所述第一支架与所述第二支架之间形成填充空间；所述填充空间用于填充填充体；所述第一预设距离为填充间隔的宽度，所述填充间隔是填充体之间相互间隔的距离。

7.根据权利要求6所述的用于地下采矿的联合支架，其特征在于，所述第二支架在填充体填充到所述填充空间后，所述第二支架再次装在所述第一支架后方。

8.根据权利要求6所述的用于地下采矿的联合支架，其特征在于，所述第一支架和所述第二支架是液压支架。