WO2015058483A1 - 一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法 - Google Patents

一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法 Download PDF

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黄艳利
张强
李猛
郭帅
方坤
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    • E21F15/06—Filling-up mechanically

Definitions

  • the invention relates to a method for backfilling goaf of thick collapsible coal seam and transporting vermiculite, especially for comprehensive mechanized solid filling and mining of coal seam containing thick interlayer.
  • the object of the present invention is to address the deficiencies in the prior art, and to provide a coal mining method for a backfilled goaf in a thick-sand coal seam with a simple operation, a high coal resource recovery rate, and a good filling effect.
  • the thick coal seam of the thick coal seam of the present invention is divided into the coal mining method of the waste rock backfilling goaf, including parallel excavation to form a transportation lane and a track lane, and the transportation lane or the track lane is opened to penetrate the transportation lane and the track lane to form an opening.
  • coal conveying equipment consisting of the front transfer machine, the front crusher and the belt conveyor in the transportation lane; arrange the crushing machine, the filling and scraping machine, the tail stone crushing in the track lane
  • the coal mining machine cuts the coal seam, and the distance of the coal mining machine is 5 ⁇ 8m, and the front scraper conveyor is moved in time to complete the coal mining and vermiculite backfilling operation within one step;
  • the present invention is suitable for comprehensively mechanized solid filling mining of coal seams containing thick interlayers, and is particularly suitable for coal seams having a thickness of 4 to 6 m and a thickness of 1 to 2 m.
  • the implementation of coal slag mining and distribution, meteorite backfilling goaf improve the recovery rate of coal resources, reduce the pressure on the ground washing system, in addition, the production of meteorite directly backfilling the gob area on the one hand
  • Effectively dispose of meteorites achieve meteorites without rising wells, reduce auxiliary transportation system pressure and meteorite transportation costs, reduce surface meteorite emissions, and thus reduce a series of environmental and ecological problems caused by meteorites, improve the survival and living environment of mining areas;
  • the meteorite backfilling goaf can reduce the moving space of the overlying strata, weaken the mine pressure on the working face, and reduce the problem of working face patchwork.
  • Figure 1 is a plan view showing the arrangement of the working surface of the present invention
  • Figure 2 is a plan view showing the state of coal transportation of the working face of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view of the transport backfill state of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the coal seam of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the gangue layer of the present invention
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the coal seam of the present invention.
  • Figure 7 is a layout view of the track lane equipment of the present invention.
  • the method for separating the mined-out area of the thick-slurry coal seam by using the thick-slurry coal seam is divided into: the parallel tunneling to form the transport lane 1, the track lane 2, and the transport lane 1 or the track lane 2 is opened to penetrate the transport lane 1 and the track lane 2, forming Opening the cut hole; arranging the coal conveying equipment consisting of the front transfer machine 3, the front crusher 4, and the belt conveyor 5 in the transport lane 1; arranging the rubble transfer machine 6 in the track lane 2, filling the scraping scraper
  • the machine 7 and the tail crusher 8 constitute a transport device; in the open cut, the shearer 9, the front scraper conveyor 10, the backfill hydraulic support 11, and the rear backfill scraper conveyor 12 are arranged.
  • Coal mining, mining and backfilling equipment start the coal mining machine 9, cut the coal seam 16 to cut the triangle in the way of cutting the triangle coal, the shearer 9 cuts the coal in both directions, and the coal is transported by the front scraper conveyor 10 To the transportation lane, it is transported by the belt conveyor 5 in the transportation lane 1; when it cuts to the coal rock interface, it stops, cleans the floating coal on the machine road 13, and the distance of the coal mining machine 5 ⁇ 8m is back-filled with the machine 11 ; Adjust the drum height of the shearer 9 and cut the gangue layer 17.
  • the front scraper conveyor 10 is reversed, the vermiculite is transported by the front scraper conveyor 10 to the track lane 2; at the end of the working surface, the vermiculite transfer machine 6 is transferred to the filling and scraping machine 7, after passing through The tail crusher 8 is crushed and transported to the rear backfill scraper conveyor 12, and then backfilled into the goaf 14 from the discharge port 15 of the rear backfill scraper conveyor 12; when the cutting to the rock coal interface is stopped, The vermiculite in the front scraper conveyor 10 is pulled out and the vermiculite scattered on the tunnel 13 is cleaned; the coal seamer cuts the coal seam 18, and the distance of the coal mining machine is 5 ⁇ 8 m, and the front scraper conveyor is timely pushed. 10. Complete the coal mining and vermiculite backfilling operation within one step; repeat the above process and continue the coal mining and vermiculite backfilling operation of the next step until the coal mining and vermiculite backfilling operation of a working face is completed.
  • Example 1 For coal mining and distribution of a mine, the area of the meteorite backfilling goaf is divided into 2-2 coal seam, sandwich layer and 2-2 lower coal seam, of which 2-2 coal seam is 2.2m thick.
  • the thickness of the interlayer is l.lm, and the thickness of the coal seam is 2m under 2-2;
  • the coal seam in the working face is layered and mined, and the SL900 shearer 9 is started.
  • the coal seam 16 on the cut 2-2 is cut obliquely by the method of cutting the triangular coal, and the SL900 shearer 9 cuts the coal in both directions.
  • the coal is transported down to the transport lane 1 by the SGZ1000/2*1000 front scraper conveyor 10, and is transported by the belt conveyor 5 in the transport lane 1;
  • the SL900 shearer 9 cuts the vermiculite layer 17, the SGZ 1000/2* 1000 front scraper conveyor 10 reverses, the meteorite is transported by the SGZ1000/2*1000 front scraper The machine 10 is carried up to the track lane 2;

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Abstract

一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法，在煤体内平行掘进运输巷（1）和轨道巷（2），贯通运输巷和轨道巷形成开切眼；开采煤层时，煤炭回采与采空区回填采用综合机械化固体充填采煤工艺；煤层与矸石层由上而下依次分层开采，煤炭由前部刮板输送机（10）下行运至运输巷，经运输巷带式输送机（5）运出工作面；开采矸石层时，前部刮板输送机反转，将所采矸石运至轨道巷，由轨道巷内的矸石转载机（6）、上料刮板机（7）运至采空区（14），由回填刮板输送机（12）将矸石回填到采空区。该方法不仅提高了煤炭资源回收率和煤炭质量，而且为我国厚夹矸煤层的规模性开采开创了一条新的技术途径，其方法简单，操作简便，回采率高，具有广泛的实用性。

Description

一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法
技术领域
本发明涉及一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区的方法，尤其是适用于综合机械 化固体充填开采含有厚夹矸层的煤层。
技术背景
我国有相当一部分矿井的可采煤层中都含有不同厚度的夹矸，以往生产矿井在选择含 夹矸煤层开采方案时， 基本上都是凭经验视具体情况而定， 难免带有盲目性， 有的甚至 造成了资源的大量浪费和经济的损失。 随着经济的发展， 社会的进步， 企业的社会责任 已形成共识。 为保护稀缺资源， 国家出台了一系列的政策， 促使企业改变过去的"掠夺" 式开采方式， 强制企业提高资源回采率、 伴生资源利用率。 而且在煤炭生产中伴随产生 的固体废物矸石在 15~25%， 我国历年累计堆放的煤矸石约 45亿 t，而且堆积量每年还以 1.5-2.0亿 t的速度增加。 美国年产矸石量也在 1.5亿 t， 经洗选产生的入选煤量的 30%做 为矸石直接排放于矸石山,煤矸石的任意排放对生态环境造成了严重的威胁。此外近年来， 由于煤炭市场供大于求， 煤炭用户对煤炭质量的要求越来越高， 煤质成了直接关系到煤 炭企业生存与发展的关键。 针对这些问题从实现资源与环境协调发展的目的出发， 寻求 合理开发利用矿产资源、 保护地表建筑与地下水资源和保护或改造地表环境技术途径成 为必然。
经过长时间来的分析研究，综放开采和分层开采在厚煤层含夹矸情况下取得了一定的 成绩。 然而对于综放开采， 其回采率不高而且煤矸混合， 降低了煤的质量， 增加了地面 的洗选矸石的工作量， 增加了成本， 综放开采和分层开采还存在地面矸石处理问题。 研 究一种在厚夹矸煤层中， 煤与矸石的分采分运， 矸石回填采空区的技术， 提高煤炭资源 的回采率和质量并实现矸石的井下处理， 具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
发明内容
技术问题： 本发明的目的针对已有技术中的不足之处， 提供一操作简便、煤炭资源回 收率高、 充填效果好的厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区采煤方法。
技术方案：本发明的厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区采煤方法，包括平行掘进形 成运输巷、 轨道巷， 从运输巷或轨道巷开切口贯通运输巷与轨道巷， 形成开切眼； 在运 输巷内布置由前部转载机、 前部破碎机、 带式输送机构成的运煤设备； 在轨道巷内布置 由矸石转载机、 充填上料刮板机、 机尾矸石破碎机构成的运矸设备； 在开切眼内布置由 采煤机、 前部刮板输送机、 回填液压支架、 后部回填刮板输送机构成的采煤、 采矸和回 填设备； 采煤方法如下：
a. 启动采煤机， 割上煤层以割三角煤的方式斜切进刀， 采煤机双向割煤， 煤由前部 刮板输送机下行运至运输巷， 由运输巷内的带式输送机运出；
b. 割至煤岩界面时停机， 清理机道上的浮煤， 滞后采煤机 5~8m的距离跟机推移回 填液压支架；
c 调整采煤机的滚筒高度， 采割矸石层， 前部刮板输送机反转， 矸石由前部刮板输 送机上行运至轨道巷；
d. 在工作面端头位置由矸石转载机转载至充填上料刮板机， 经过机尾矸石破碎机破 碎后运输至后部回填刮板输送机， 然后从后部回填刮板输送机的卸料口回填到采空区； e. 待割至岩煤界面时停机， 将前部刮板输送机中的矸石拉空并将机道撒落的矸石清 理干净；
f. 采煤机割下煤层， 滞后采煤机 5~8m的距离及时推移前部刮板输送机， 完成一个 步距内的采煤与矸石回填作业；
g. 重复步骤 a~f， 继续下一个步距的采煤与矸石回填作业， 直至完成一个工作面的 采煤与矸石回填作业。
有益效果： 本发明适用于综合机械化固体充填开采含有厚夹矸层的煤层， 尤其适用 于厚夹矸煤层煤厚为 4~6m，夹矸厚度为 l~2m的煤层。 由于在采煤工作的过程中,实施煤 矸分采分运、 矸石回填采空区， 提高煤炭资源回收率、 减小地面洗选系统压力， 此外， 采出矸石直接回填采空区一方面可以有效处理矸石， 实现矸石不升井， 减小辅助运输系 统压力和矸石运输费用， 减少地面矸石的排放， 进而减小由于矸石山带来的一系列的环 境生态问题， 改善矿区生存与生活环境； 另一方面， 矸石回填采空区可以减小上覆岩层 的移动空间， 消弱工作面矿山压力显现， 减小工作面片帮问题。 而且为我国厚夹矸煤层 的开采开创了一条新的技术途径， 其方法简单， 操作简便， 回采率高， 生产效率高， 具 有广泛的实用性。
附图说明
图 1是本发明的工作面布置平面图；
图 2是本发明的工作面运煤状态平面图；
图 3是本发明的运矸回填状态平面图；
图 4是本发明的采上煤层剖面图； 图 5是本发明的采矸石层剖面图；
图 6是本发明的采下煤层剖面图；
图 7是本发明的轨道巷设备布置图。
图中： 1-运输巷， 2-轨道巷， 3-前部转载机， 4-前部破碎机， 5-带式输送机， 6-矸石转 载机， 7-充填上料刮板机， 8-机尾矸石破碎机， 9-采煤机， 10-前部刮板输送机， 11-回填 液压支架， 12-后部回填刮板输送机， 13-机道， 14-采空区， 15-卸料口， 16-上煤层， 17- 矸石层， 18-下煤层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施作进一步的描述：
本发明的厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法： 包括平行掘进形成运输巷 1、 轨 道巷 2， 从运输巷 1或轨道巷 2开切口贯通运输巷 1与轨道巷 2， 形成开切眼； 在运输巷 1内布置由前部转载机 3、 前部破碎机 4、 带式输送机 5构成的运煤设备； 在轨道巷 2内 布置由矸石转载机 6、 充填上料刮板机 7、 机尾矸石破碎机 8构成的运矸设备； 在开切眼 内布置由采煤机 9、前部刮板输送机 10、 回填液压支架 11、后部回填刮板输送机 12构成 的采煤、 采矸和回填设备； 启动采煤机 9， 割上煤层 16以割三角煤的方式斜切进刀， 采 煤机 9双向割煤， 煤由前部刮板输送机 10下行运至运输巷， 由运输巷 1内的带式输送机 5运出； 割至煤岩界面时停机， 清理机道 13上的浮煤， 滞后采煤机 5~8m的距离跟机推 移回填液压支架 11 ; 调整采煤机 9的滚筒高度， 采割矸石层 17， 前部刮板输送机 10反 转， 矸石由前部刮板输送机 10上行运至轨道巷 2; 在工作面端头位置由矸石转载机 6转 载至充填上料刮板机 7， 经过机尾矸石破碎机 8破碎后运输至后部回填刮板输送机 12， 然后从后部回填刮板输送机 12的卸料口 15回填到采空区 14; 待割至岩煤界面时停机， 将前部刮板输送机 10中的矸石拉空并将机道 13撒落的矸石清理干净； 采煤机割下煤层 18， 滞后采煤机 5~8m的距离及时推移前部刮板输送机 10， 完成一个步距内的采煤与矸 石回填作业； 重复上述过程， 继续下一个步距的采煤与矸石回填作业， 直至完成一个工 作面的采煤与矸石回填作业。
实施例 1、 对某矿进行煤矸分采分运， 其矸石回填采空区的区域内分为 2-2煤层、 夹 矸层、 2-2下煤层， 其中 2-2煤层厚 2.2m、 夹矸层厚 l .lm、 2-2下煤层厚 1.2m;
( 1 )在煤体内平行掘进轨道巷 1、运输巷 2， 自运输巷 1或轨道巷 2开切口， 形成联 络巷， 即开切眼， 贯通运输巷 1与轨道巷 2; (2)在运输巷 1内布置由 SZZ 800/200前部转载机 3、 PCM 400前部破碎机 4、带式 输送机 5构成的运煤设备；
(3)在轨道巷 2内布置由 SZZ 800/200矸石转载机 6、 充填上料刮板机 7、 机尾矸石 破碎机 8构成的运矸设备；
(4) 在开切眼内布置由 SL900 采煤机 9、 SGZ1000/2* 1000 前部刮板输送机 10、 ZC22000/24/50D回填液压支架 11、SGDC800/1050后部回填刮板输送机 12构成的采煤与 采矸和回填设备；
(5) 待设备安装完毕后， 工作面煤层分层开采， 启动 SL900采煤机 9， 割 2-2上煤 层 16以割三角煤的方式斜切进刀， SL900采煤机 9双向割煤， 煤由 SGZ1000/2*1000前 部刮板输送机 10下行运至运输巷 1， 由运输巷 1内的带式输送机 5运出；
(6)割至煤岩界面时停机， 清理机道 13上的浮煤， 滞后采煤机 5~8m的距离跟机推 移 ZC22000/24/50D回填液压支架 11 ;
(7) 调整采煤机的采高， SL900采煤机 9采割矸石层 17， SGZ 1000/2* 1000前部刮 板输送机 10反转， 矸石由 SGZ1000/2*1000前部刮板输送机 10上行运至轨道巷 2;
( 8) 矸石从工作面运出后在工作面端头位置由 SZZ 800/200矸石转载机 6转载至充 填上料刮板机 7，经过机尾矸石破碎机 8破碎后运输至 SGDC800/1050后部回填刮板输送 机 12， 然后从 SGDC800/1050后部回填刮板输送机 12的卸料口 15回填到采空区 14;
(9)待割至岩煤界面时停机， 将 SGZ1000/2*1000前部刮板输送机 10中的矸石拉空 并将机道 13撒落的矸石清理干净；
( 10) SL900采煤机 9割 2-2下煤层 18， 滞后 SL900采煤机 5~8m的距离及时推移 前部刮板输送机 10， 完成一个步距内的采煤与矸石回填作业；
( 11 ) 重复步骤 e~j， 继续下一个步距的采煤与矸石回填作业， 直至完成一个工作面 的采煤与矸石回填作业。

Claims

权利要求书
1. 一种厚夹矸煤层分采分运矸石回填采空区方法， 包括平行掘进形成运输巷 （1)、 轨道巷 （2)， 从运输巷 （1) 或轨道巷 （2) 开切口贯通运输巷 （1) 与轨道巷 （2)， 形成 开切眼； 在运输巷 （1) 内布置由前部转载机 （3)、 前部破碎机 （4)、 带式输送机 （5) 构成的运煤设备； 在轨道巷 （2) 内布置由矸石转载机 （6)、 充填上料刮板机 （7)、 机尾 矸石破碎机 （8) 构成的运矸设备； 在开切眼内布置由采煤机 （9)、 前部刮板输送机
(10)、 回填液压支架 （11)、 后部回填刮板输送机 （12) 构成的采煤、 采矸和回填设备； 其特征在于：
a. 启动采煤机 （9)， 割上煤层 （16) 以割三角煤的方式斜切进刀， 采煤机 （9) 双向 割煤， 煤由前部刮板输送机 （10) 下行运至运输巷， 由运输巷 （1) 内的带式输送机
(5) 运出；
b. 割至煤岩界面时停机， 清理机道 （13) 上的浮煤， 滞后采煤机 （9) 5~8m 的距离 跟机推移回填液压支架 （11);
c 调整采煤机 （9) 的滚筒高度， 采割矸石层 （17)， 前部刮板输送机 （10) 反转， 矸石由前部刮板输送机 （10) 上行运至轨道巷 （2);
d. 在工作面端头位置由矸石转载机 （6) 转载至充填上料刮板机 （7)， 经过机尾矸石 破碎机 （8) 破碎后运输至后部回填刮板输送机 （12)， 然后从后部回填刮板输送机
(12) 的卸料口 (15) 回填到采空区 (14)；
e. 待割至岩煤界面时停机， 将前部刮板输送机 （10) 中的矸石拉空并将机道 （13) 撒落的矸石清理干净；
f. 采煤机割下煤层 （18)， 滞后采煤机 （9) 5~8m 的距离及时推移前部刮板输送机 (10)， 完成一个步距内的采煤与矸石回填作业；
g. 重复步骤 a~f， 继续下一个步距的采煤与矸石回填作业， 直至完成一个工作面的采 煤与矸石回填作业。
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