CN1936271A - 煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法 - Google Patents

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一种煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法，工作面(1)采用见七充四的顶板控顶方式；将矿井掘进迎头产生的原生矸石直接运到矸石卸载巷(7)后运到矸石仓(9)，通过漏斗闸门(15)卸放到运矸刮板输送机(16)，经运矸皮带(4)、工作面运矸刮板输送机(11)、再通过高速抛矸皮带(12)将矸石抛送到采空区。本发明将原生矸石直接充填无煤柱开采工作面采空区，无需破碎和加工，矸石处理量大；对采煤工作面采空区进行充填，充填区域广、空间大，实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，改善煤矿环境。为解放“三下”压煤和矿井实现绿色开采提供了新的采煤方法。

Description

煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法
应用领域
本发明涉及一种煤矿开采领域的回采工作面采空区矸石充填的方法，特别是涉及采煤工作面无煤柱开采，矿井矸石高速冲击，挤压紧固，充实采空区，减少地表变形的采煤工作面矸石充填开采方法。
背景技术
目前我国的矸石总堆积量超过25亿吨，而且正以每年1.3亿吨的速度增加。大量的煤矸石长期露天存放，矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，矸石中所含的黄铁矿易被空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以致自然.矸石燃烧时散发出的气体使环境严重污染，矸石的堆放占用了大量耕地，也形成了矸石山爆炸滑坡事故等不安全事故。本发明人基于从事多年的煤矿开采经验和生产实践，针对矸石不升井、地表不变形等问题，在已有技术中采用了巷道矸石充填处理井下矸石。但由于巷道充填能力小，无法彻底解决矸石不升井；采用回采工作面采空区条带充填矸石的方法，该方法矸石充填不实，无法对顶板形成有效的支撑和解决地表变形问题。同时该方法留设煤柱充填工艺降低了煤炭回收率，回收率只有75％，造成资源浪费。该方法施工工序复杂，工序循环所用的柱梁等支护材料搬运频繁，职工劳动强度大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述技术中的缺陷，而提供一种矸石充填工序环节少、节省支护材料、降低职工劳动强度，矸石处理量大，矸石运输系统简单、成本低，提高煤炭回收率，实现矸石不升井，减少地表变形的煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法。
本发明是这样实现的，煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法：要点在于：矸石充填无煤柱开采工作面采空区，无煤柱开采：工作面采用见七充四的顶板控顶方式，工作面走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷运煤，工作面铺设运煤输送机，工作面上巷运矸，铺设上巷运矸刮板输送机，工作面铺设一部运煤刮板输送机和一部工作面运矸刮板输送机，工作面运煤刮板输送机随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机随充填随缩短；
采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机的机尾高架与抛矸皮带机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带的充填方向和角度充实全断面；全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带上移与工作面运矸刮板输送机机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止；充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机移到上巷上侧，抛矸皮带直接与上巷运矸刮板输送机搭接，并随充填随缩短上巷运矸刮板输送机，直到全部充实采空区；再将抛矸皮带移到下一个充填区，由下向上充填；
充填流程：
①在回采工作面外部设置矸石仓，各掘进迎头产生的原生矸石通过1吨矿车直接运到矸石卸载巷，通过悬臂式推车机顶进翻车机将矸石翻到矸石仓；
②矸石仓下安设漏斗闸门，通过漏斗闸门均匀卸到运矸刮板输送机上；
③经下山皮带输送机、工作面上巷刮板输送机、工作面倒开刮板输送机；
④再通过高速抛矸皮带将矸石抛到采空区；由于充填宽度较大，充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。
所说的抛矸皮带为胶带输送机。
本发明掘进工作面产生的全岩矸石，通过现有的卸矸装置直接进入现有的矸石运输系统，进入充填工作面，通过现有充填设备充填到采空区。本发明对采煤工作面采空区进行充填，充填区域广、空间大，采空区连续充填，充填密度高，充填接实顶板，取消阶段煤柱，实现无煤柱开采；采用皮带输送，抛矸装置抛矸，利用高速冲击、挤压紧固原理，使掘进工作面生产的矸石，原煤系统生产的矸石不用破碎直接抛进采空区，充填安全，密度高，支撑效果好，并实现沿空留巷，实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，节约了征地费用和排污税，改善煤矿环境。
附图说明
图1为本发明矸石充填采空区的巷道布置平面示意图。
图2是矸石充填运输系统示意图。
图3是矸石充填采空区的平面示意图。
图4为图3矸石充填采空区的剖面示意图。
图5为矸石充填工艺流程图。
具体实施方式
如图1-图5所示，本发明是采用无煤柱开采，采用已有技术的皮带、刮板输送机运输矸石，抛矸皮带高速抛矸实现煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区。矿井各掘进迎头产生的原生矸石通过1吨矿车直接运到矸石卸矸巷7，通过悬臂式推车机8顶进矿车翻车机将矸石翻到矸石仓9，矸石仓9下头安设漏斗闸门15，通过漏斗闸门15均匀的卸放到运矸刮板输送机16，经运矸皮带输送机4、工作面上巷运矸刮板输送机13、工作面运矸刮板输送机11、再通过高速抛矸皮带12将矸石抛送到采空区，由于充填宽度较大，充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。
如图1、图3所示，无煤柱开采：工作面1采用见七充四的顶板控顶方式，工作面1走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷3运煤，工作面铺设运煤输送机14，工作面上巷2运矸，铺设上巷运矸刮板输送机13，工作面1铺设一部运煤刮板输送机10和一部工作面运矸刮板输送机11，工作面运煤刮板输送机10随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机11随充填随缩短。
采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机11设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机11的机尾高架与抛矸皮带12机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带12的充填方向和角度充实全断面。全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带12上移与工作面运矸刮板输送机机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止。充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机11移到上巷上侧，抛矸皮带12直接与上巷刮板输送机13搭接，并随充填随缩短上巷刮板输送机13，直到全部充实采空区。再将抛矸皮带12移到下一个充填区，由下向上充填。工作面以充填定产量，充填能力较大，矿井实现了矸石不升井，矸石零排放的目标。
充填方法
1)、采空区矸石充填方式
工作面推采控顶距达到7米时，由下向上开始对后4米空间进行充填，随充填接实顶板随回撤支柱，充填时超前2米挂挡矸帘，挡矸帘高度1.5米。
2)、充填段临时支护方式：
(1)、充填时，充填接顶段距正规支护间空顶距离走向不得大于2米、倾斜长度不得大于3米，人员身体任何部位严禁进入采空区。
(2)、抛矸皮带调头时，必须先支后回，严禁空顶作业。更换支柱时，顶梁不能断开，抛矸皮带位置顶梁不得出现两根悬梁，悬梁鱼口必须插设好水平销，并用手锤砸紧，保证顶梁接顶严实。
(3)、皮带机头前增设四架Л型钢(规格：2.6米)加强支护，Л型钢顺工作面顶梁走向支设，一梁二柱支设牢固，严禁出现单梁单柱，减少予充填空间的空顶面积。
(4)、随充填回出的支柱按规定位置支设，顶梁码放整齐，防止柱、梁堆积，影响退路畅通。
本发明的有益效果：
1)、无煤柱矸石充填开采，工序环节少，只有推采、充填两个大的工序，工序影响少。提高了煤炭资源回收率，延长了矿井服务年限，增加了经济效益。
2)、支护材料由原来的10排减到7排，支护材料费用减少30％，支护材料转运、设备搬运距离显著减少，降低了职工的劳动强度。、
3)、原生矸石直接充填到工作面采空区，无需破碎和加工，适应性强，矸石处理量大；矸石运输系统简单，运输成本费用低。
4)、采煤工作面采空区充填，可充填区域广、空间大，能实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，节约了征地费用和排污税，改善了煤矿环境。
5)、“高速冲击，挤压紧固”，通过提高抛矸速度增加矸石充填密度，降低矸石压实收缩量，减少地表变形，还可以采取注浆，降低矸石收缩量，使地表无变形，实现“三下”开采无变形目标。
因此，采用本发明经过地面岩移观测(每月观测一次)，地表没有变化，矸石充填开采的成功试验，证明了实现矸石不升井，地表不变形，以矸石换取煤炭的设想是正确的，为解放三下压煤和矿井实现绿色开采提供了新的采煤方法，增加了矿井可采储量，延长了矿井服务年限。

Claims (1)

1、一种煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法，其特征在于：无煤柱开采：工作面(1)采用见七充四的顶板控顶方式，工作面(1)走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷(3)运煤，工作面(1)铺设运煤输送机(14)，工作面上巷(2)运矸，铺设上巷运矸刮板输送机(13)，工作面(1)铺设一部运煤刮板输送机(10)和一部工作面运矸刮板输送机(11)，工作面运煤刮板输送机(10)随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机(11)随充填随缩短；
采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机(11)设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机(11)的机尾高架与抛矸皮带(12)机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带(12)的充填方向和角度充实全断面；全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带(12)上移与工作面运矸刮板输送机(11)机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止；充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机(11)移到上巷上侧，抛矸皮带(12)直接与上巷运矸刮板输送机(13)搭接，并随充填随缩短上巷运矸刮板输送机(13)，直到全部充实采空区；再将抛矸皮带(12)移到下一个充填区，由下向上充填；
充填流程：
①在回采工作面外部设置矸石仓(9)，掘进迎头产生的原生矸石通过矿车直接运到矸石卸载巷(7)，通过悬臂式推车机(8)顶进翻车机将矸石翻到矸石仓(9)；
②矸石仓(9)下安设漏斗闸门(15)，通过漏斗闸门(15)均匀卸放到运矸刮板输送机(16)上；
③经运矸皮带(4)、上巷刮板输送机(13)、运矸刮板输送机(11)；
④再通过抛矸皮带(12)将矸石抛到采空区；充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。
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