CN115614039A - 煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，涉及煤矿开采技术领域，具体为煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，包括：S1：按走向长壁布置U形采煤工作面，形成风道供负压通风系统使用；S2：采巷贯通后封闭运输顺槽(采巷下口)，并在采巷上口安装充填管路；S3：建设一体式地面填充站；S4：建设料浆输送系统；S5：在工作面下端口安装设置挡墙；S6：布置采区生产系统。该煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺较垮落法采煤，无需留设大量煤柱，采用该工艺进行充填开采后，解放了原本的大量煤柱压煤，采区采出率可达到极高效率，且煤炭全部采出后及时充填，无浮煤和空气积存处，消除引火条件，根除了火源。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺。
背景技术
我国从二十世纪八十年代开放乡镇及个体煤矿以来，大多数小煤矿采用的是传统的落后的旧“高落式垮落法”采煤方法，其安全性是缺少保障的。该方法不仅容易引发矿井水灾、火灾、有害气体及矿尘灾害、顶板灾害等，还易造成地表塌陷、矿震等灾害。矿山开采和矿物加工利用又排放大量固体废弃物，不仅占用土地，污染环境，还易造成尾矿库溃坝等灾害。垮落法采矿不仅不利于矿井安全生产，还对地面、农田、道路、河流、村庄等自然、生态和人文环境造成了严重的破坏，对人民群众的财产和生命安全构成了严重的威胁。如何既能安全高效开采矿产资源，又能无害化处理固体废物，保护人文和生态环境，还可避免地表塌陷、矿震、透水等地质灾害，又能实现安全、高效、环保开采，是摆在采矿业面前急需解决的重大课题。
现有的垮落法煤炭开采，不仅采出率低，造成煤炭资源浪费、还会造成地表塌陷、矸石污染等环境破坏，采空区安全隐患较多，容易引发矿井灾害的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，解决了上述背景技术中提出的现有的垮落法煤炭开采，不仅采出率低，造成煤炭资源浪费、还会造成地表塌陷、矸石污染等环境破坏，采空区安全隐患较多，容易引发矿井灾害的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，包括：S1：按走向长壁布置U形采煤工作面，形成风道供负压通风系统使用；
S2：采巷贯通后封闭运输顺槽(采巷下口)，并在采巷上口安装充填管路；
S3：建设一体式地面填充站；
S4：建设料浆输送系统；
S5：在工作面下端口安装设置挡墙；
S6：布置采区生产系统。
可选的，所述S3：建设一体式地面填充站包括S31：上料系统；
S32：计量系统；
S33：搅拌系统；
S34：自动化控制系统；
S35：泵送系统；
S36：管路输送系统。
可选的，所述S4：建设料浆输送系统包括S41：地面运输站；
S42：加压泵站；
S43：井下运输站。
可选的，所述挡墙与工作面下端口的外形结构相吻合，且挡墙与工作面下端口之间构成密封结构。
可选的，所述S6：布置采区生产系统包括S61：布置综掘机在运输巷和回风巷之间开掘采巷；
S62：使用锚网支护控制顶板；
S63：采巷采煤结束后对采巷进行充填；
S64：沿长壁掘采另一条采巷。
可选的，所述运输巷通过采巷与回风巷之间构成连通连接，且锚网支护与采巷长度相吻合，并且采巷填充作业与掘采另一条采巷同步进行。
可选的，所述一体式地面填充站通过料浆输送系统和充填管路与采巷之间构成连通结构，且料浆输送系统与采巷之间一一对应分布。
本发明提供了煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，具备以下有益效果：
该煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺较垮落法采煤，无需留设大量煤柱，采用该工艺进行充填开采后，解放了原本的大量煤柱压煤，采区采出率可达到极高效率，且煤炭全部采出后及时充填，无浮煤和空气积存处，消除引火条件，根除了火源。
该工艺实现了矿区开采无塌陷，消化利用了煤矸石、粉煤灰等工业矿业废渣，减少了固废物污染，实现节约土地，保水开采的目的，不破坏原生水文地质环境，排出的水部分用于充填返回到井下充填体和地下水系，涵养保护了地下水。
采用该工艺进行煤炭开采，采煤过程中采空区围岩采用锚网支护进行呈，围岩不变形，消除了潜在的积水空间，防止发生水灾，且采空区及时充填，瓦斯没有积聚空间，大大减少了瓦斯的渗透量，防止瓦斯爆炸影响作业安全，并且采空区及时得到回填，可以使采空区顶板不变形不下沉，采空区被充填体充实，足以支撑顶板，消除了矿震塌陷的隐患，防止矿震和地表塌陷。
附图说明
图1为本发明整体工艺流程结构示意图；
图2为本发明一体式地面填充站结构示意图；
图3为本发明料浆输送系统结构示意图。
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。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，包括：S1：按走向长壁布置U形采煤工作面，形成风道供负压通风系统使用，在全负压通风系统的运输顺槽向回风顺槽施工开掘采巷，所述运输巷通过采巷与回风巷之间构成连通连接，有利于施工的进行和循环风道的建立；S2：采巷贯通后封闭运输顺槽(采巷下口)，并在采巷上口安装充填管路，填充管路用于填充物料的输出，使填充物料能够灌入采巷中；S3：建设一体式地面填充站，S3：建设一体式地面填充站，该一体式地面填充站包括S31：上料系统、S32：计量系统、S33：搅拌系统、S34：自动化控制系统、S35：泵送系统和S36：管路输送系统，其功能主要是将各种充填材料由计算机控制按一定的比例配合加水搅拌制成高浓度料浆，用以适合井下充填需要；S4：建设料浆输送系统，料浆输送系统包括S41：地面运输站、S42：加压泵站和S43：井下运输站，其用于将地面充填站支座的充填料浆通过管道送达采巷充填作业点，且输送管道根据采巷位置和充填作业点位置的改变不断变化，及时跟进以保证快速充填，且料浆输送系统与采巷之间一一对应分布，所述一体式地面填充站通过料浆输送系统和充填管路与采巷之间构成连通结构；S5：在工作面下端口安装设置挡墙，所述挡墙与工作面下端口的外形结构相吻合，且挡墙与工作面下端口之间构成密封结构，与工作面下端口外形结构吻合的挡墙能够将端口完全挡严防止浆体外泄，便于施工人员根据采巷坡度的大小采用不同的充填方式对采巷分次进行充填；S6：布置采区生产系统，采区生产系统先通过S61：布置综掘机在运输巷和回风巷之间开掘采巷，再进行S62：使用锚网支护控制顶板，且锚网支护与采巷长度相吻合，锚网支护用于采巷的加固，防止采巷在掘进过程中垮塌，提升作业安全性；之后进行S63：采巷采煤结束后对采巷进行充填，该工艺较垮落法采煤无需留设大量煤柱，采用该工艺进行充填开采后，解放了原本的大量煤柱压煤，采区采出率可达到极高效率，且煤炭全部采出后及时充填，无浮煤和空气积存处，消除引火条件，根除了火源；同时进行S64：沿长壁掘采另一条采巷，且采巷填充作业与掘采另一条采巷同步进行，采煤与填充平行作业，达到连采连充的采煤工艺，该工艺实现了矿区开采无塌陷，消化利用了煤矸石、粉煤灰等工业矿业废渣，减少了固废物污染，实现节约土地，保水开采的目的，不破坏原生水文地质环境，排出的水部分用于充填返回到井下充填体和地下水系，涵养保护了地下水；所述一体式地面填充站通过料浆输送系统和充填管路与采巷之间构成连通结构，且料浆输送系统与采巷之间一一对应分布，采用该工艺进行煤炭开采，采煤过程中采空区围岩采用锚网支护进行呈，围岩不变形，消除了潜在的积水空间，防止发生水灾，且采空区及时充填，瓦斯没有积聚空间，大大减少了瓦斯的渗透量，防止瓦斯爆炸影响作业安全，并且采空区及时得到回填，可以使采空区顶板不变形不下沉，采空区被充填体充实，足以支撑顶板，消除了矿震塌陷的隐患，防止矿震和地表塌陷。
综上，应用该煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺时，首先按走向长壁工作面布置U形采煤工作面，在全负压通风系统的运输顺槽向回风顺槽施工开掘采巷，采巷贯通后及时在运输顺槽(采巷下口)进行封闭，采巷上口安装充填管路以便在采巷内煤炭开采完毕后，使用充填物料进行充填，之后施工人员根据地表工业广场布置情况，选择原料存储位置相对集中的空间建设集上料系统、计量系统、搅拌系统、自动化控制系统、泵送系统和管路输送系统为一体的一体式地面充填站，其功能主要是通过计算机控制，混合配比各种充填材料，将这些充填材料按一定的比例配合加水搅拌制作成高浓度料浆用以适合井下充填需要，随后由施工人员建设料浆输送系统，其包括地面运输站、加压泵站、井下输送站，浆料输送系统用于将一体式地面充填站制作的充填料浆通过管路输送系统送达采巷处的充填作业点，管路输送系统的各条管路依据采巷位置和充填作业点位置的改变不断变化，及时跟进采巷开掘处，以保证采煤完成后能够进行快速充填，且充填前首先在工作面的下端口设置挡墙，挡墙与工作面下端口的外形尺寸相吻合，能够将端口完全挡严，用于防止浆体外泄，且施工人员需要根据采巷坡度的大小采用不同充填方式分次进行充填，已达到较为致密的充填效果，减少采巷中可能存在的空隙，防止积水、浮煤、瓦斯或煤尘等充盈在缝隙中，造成井下生产危害，并且较为致密的填充料进行填充，能够在采巷内提供较为稳定的结构支撑，防止矿震和塌陷等地质灾害的产生，最后按走向长壁采煤工作面布置采区生产系统，施工人员使用综掘机在运输巷和回风巷之间开掘采巷，按照一定的间隔逐巷采煤，在采煤过程中无需留设支撑用的煤柱，实现无煤柱开采，煤炭采出率较垮落法等方式更高更稳定，且在采煤过程中及时进行锚网支护控制顶板，采巷围岩不变形，且采巷采煤结束后立即对采巷进行充填，顶板不易下沉，且不易产生裂缝，对煤层上方的含水层破坏较小，消除了可能存在的积水空间，防止水灾的发生，在充填的同时再掘采另一条采巷，形成采煤与充填平行作业，达到连采连充的采煤工艺，保护了矿区周边的环境安全，能够消化本矿和其他煤矿积存的煤矸石及其他产业排放的粉煤灰和工业废渣等，提高了资源回收率，并通过减少采矿地土地塌陷节约了征地和治理费用。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于，所述工艺包括：S1：按走向长壁布置U形采煤工作面，形成风道供负压通风系统使用；
S2：采巷贯通后封闭运输顺槽(采巷下口)，并在采巷上口安装充填管路；
S3：建设一体式地面填充站；
S4：建设料浆输送系统；
S5：在工作面下端口安装设置挡墙；
S6：布置采区生产系统。
2.根据权利要求1所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述S3：建设一体式地面填充站包括S31：上料系统；
S32：计量系统；
S33：搅拌系统；
S34：自动化控制系统；
S35：泵送系统；
S36：管路输送系统。
3.根据权利要求1所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述S4：建设料浆输送系统包括S41：地面运输站；
S42：加压泵站；
S43：井下运输站。
4.根据权利要求1所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述挡墙与工作面下端口的外形结构相吻合，且挡墙与工作面下端口之间构成密封结构。
5.根据权利要求1所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述S6：布置采区生产系统包括S61：布置综掘机在运输巷和回风巷之间开掘采巷；
S62：使用锚网支护控制顶板；
S63：采巷采煤结束后对采巷进行充填；
S64：沿长壁掘采另一条采巷。
6.根据权利要求5所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述运输巷通过采巷与回风巷之间构成连通连接，且锚网支护与采巷长度相吻合，并且采巷填充作业与掘采另一条采巷同步进行。
7.根据权利要求1所述的煤矿长壁巷式布置条带充填连采连充工艺，其特征在于：所述一体式地面填充站通过料浆输送系统和充填管路与采巷之间构成连通结构，且料浆输送系统与采巷之间一一对应分布。
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