一种短壁矸石胶结连采连充采煤法制造技术

技术编号:14959094 阅读:87 留言:0更新日期:2017-04-02 12:12
本发明专利技术公开了一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,属于煤矿充填开采技术领域。其解决了现有技术中由于采空区上覆岩层直接垮落导致的地表变形严重等问题。该方法首先把煤层平行于开切眼方向,按固定宽度划分成多个条带煤柱;然后采用连采机依次间隔开采条带煤柱,待顶板稳定后依次间隔充填,其中,水泥浆料和矸石分别通过注浆系统和输矸系统,到达工作面混合,注入充填支巷,完成充填开采过程。通过采用本发明专利技术方法充填开采,顶板不下沉,只发生弯曲变形,有效的解决壁式垮落开采的弊端,同时地表变形小,可以有效保护地表建筑物,为“三下”开采提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿充填开采
,具体涉及一种短壁矸石胶结连采连充采煤法
技术介绍
随着我国煤炭黄金十年的开采,制约煤炭发展的“三下”压煤问题越来越突出,据不完全统计,我国“三下”压煤量已达140亿吨,如何安全高效地开采“三下”压煤资源,越来越受到人们的重视。目前现有技术中的开采技术主要采用壁式垮落开采方法,采空区上覆岩层直接垮落,导致地表变形严重,下沉量大,同时地表水位下降,矸石山堆积,土地破坏等严重问题日益严重。CN103883350A公开了一种间隔跳采的充填采煤方法,该方法首先是在区段平巷末端开掘出第一开切眼,然后在距离第一开切眼一定距离掘进第二开切眼,待第二开切眼掘进完毕后,在第二开切眼用壁式体系采煤法进行开采;在距离第二开切眼一定距离掘进第三开切眼,在掘进第三开切眼的同时对第二开切眼处开采后的采空区进行充填,依次类推,直至开采至停采线。该充填方法在充填开采结束后,回采剩下的煤柱不需要进行充填,减少了充填材料,节省了充填成本。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,该方法能有效的解决壁式垮落开采的弊端,同时地表变形小,可以有效保护地表建筑物,为“三下”开采提供了新的思路。其技术解决方案包括:一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,依次包括以下步骤:a沿着煤层倾向方向开挖两条上山巷道,分别作为回风上山和运输上山,沿着煤层走向方向开挖两条顺槽,分别作为回风顺槽和运输顺槽,其中,所述回风上山和所述回风顺槽相连,所述运输上山和所述运输顺槽相连,在所述回风顺槽和运输顺槽的尾端开挖开切眼,并使得所述开切眼的上、下两端与回风顺槽、运输顺槽保持相通;b在煤层上平行于开切眼方向平均划分为多个支巷,从右到左依次编号为第一支巷、第二支巷、第三支巷…第N支巷;c在所述运输上山和运输顺槽内布置运煤系统,在所述回风上山和回风顺槽内布设输矸系统,每条支巷均通过管道连接注浆系统;d分为两种开采模式,分别为短壁开采模式和旺采开采模式,其中,所述短壁开采模式包括以下子步骤:第一轮采煤:依次开采第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷、……,进行间隔跳采,并通过运煤系统将煤输出;第一轮充填:待开采支巷顶板稳定后,通过注浆系统和输矸系统依次充填第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷……,间隔充填,在每个支巷内的下端口处均单独设置挡浆墙,并对其进行密封处理,使得混合的浆液和矸石混合并流向支巷底部;第二轮采煤:依次开采遗留支巷第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第二轮充填:待第二轮开采支巷顶板稳定后,依次充填第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第三轮采煤:依次开采遗留支巷第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷……;第三轮充填:待第三轮开采支巷顶板稳定后,依次充填第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷……;当开采到达停采线时,回收设备,完成短壁跳采分步充填开采全过程;所述旺采开采模式,包括以下步骤:首先开采第一支巷,待第一支巷开采结束后,接着开采与其相邻的“鱼刺”肋支巷,“鱼刺”肋支巷与所述第一支巷成45°夹角,待所述肋支巷开采完毕后,在第一支巷的下出口设置挡浆墙进行密封处理,通过注浆系统向第一支巷内提供充填材料,并充填与其相邻的肋支巷;接着开采第二支巷与其相邻的肋支巷,并通过注浆系统对第二支巷、相邻的肋支巷进行充填;按照此步骤直至填充完第N支巷和其对应的肋支巷。作为本专利技术的一个优选方案,所述回风顺槽和运输顺槽的长度均为300-500m。作为本专利技术的另一个优选方案,所述支巷的长度为80-120m,宽度为5m。优选的,所述注浆系统所选用的充填材料为水泥、粉煤灰和电石灰,三者的重量比依次为1:3:1。优选的,所述输矸系统包括输矸皮带和机头,机头设置在所述输矸皮带的最右端,并直达所述开切眼的上方,在与开切眼平行的支巷顶端设置抛矸机。优选的,所述注浆系统包括管道、流量计和阀门,所述流量计和阀门均设置在所述管道上,所述管道的一端与地面供浆系统连接,另一端通入待充填支巷中。本专利技术所带来的有益技术效果:与CN103883350A公开的采煤方法相比,本专利技术有以下不同点:本专利技术一次划分所有支巷,并采用连采机进行采煤,通过刮板输送机、转载机、运煤皮带、半连续化采煤,本专利技术所有支巷全部充填,全采全充模式,减小了开采对地表的影响;本专利技术第一次开采第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷…,之后依次充填,第二次开采:第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷…,之后依次充填,第三次开采:第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷…,之后依次充填,即每条支巷开采后立刻充填,在充填支巷两侧不是煤柱支巷就是已经充填支巷,可以更好的保护地表建筑物。本专利技术基于充填开采的思路,提出了短壁跳采分步充填开采方法,该方法主要把煤层平行于开切眼方向,按固定宽度划分成多个条带煤柱,采用连采机依次间隔开采条带煤柱,待顶板稳定后依次间隔充填,其中,水泥浆料和矸石分别通过输浆系统和输矸系统,到达工作面混合,注入充填支巷,完成充填开采过程,通过充填开采,顶板不下沉,只发生弯曲变形,有效的解决壁式垮落开采的弊端,同时地表变形小,可以有效保护地表建筑物,为“三下”开采提供了新的思路。本专利技术工序简单,设备投资小,效率高;实现了矸石不外运,采充平行作业,可以有效地控制顶板下沉,减小地表变形,为“三下”开采提供借鉴意义。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明:图1为短壁开采模式平面图;图2为单面旺采开采模式平面图;图3为双面旺采开采模式平面图;图4为短壁模式支护平面图;图5为旺采模式支护平面图;图6为挡浆墙布置图;图7为短壁模式采充顺序图;图中编号说明:1、回风上山,2、运输上山,3、回风顺槽,4、输矸皮带,5、三通,6、抛矸机,7、输矸皮带机头,8、风门,9、开切眼,10、挡浆墙,11、运输顺槽,12、桥式转载机,13、刮板输送机,14、注浆孔,15、阀门,16、流量计,17、连采机,18、运煤皮带,19、皮带转载机,20、风筒,21、局部通风机,22、输浆管,23、支巷,24、皮带输送机支架,其中:支巷从右向左依次连续编号第一支巷、第二支巷、第三支巷、……第N支巷,25、肋支巷,26、密封装置,27、钢带。○代表锚杆布置位置,□代表锚索布置位置。具体实施方式本专利技术提出了一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确,下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。一、材料配比设计本专利技术所涉及到的注浆系统充填材料选用普通32.5水泥、粉煤灰、电石灰1:3:1,质量浓度50%,输矸系统涉及到的矸石采用地面洗矸与井下煤矸分离矸石4:6混合,成品充填料质量浓度75-78%,设计28天充填体强度不小于2MPa。二、顺槽长度设计顺槽长度主要考虑运煤和运矸,采用皮带运输机连续化运输,皮带宽度以1.0-1.4m为宜,采用1.1m,根据运输成本和通风要求,顺槽长度不易过长,以300-500m为宜。三、支巷长度设计影响支巷长度主要因素包括支巷掘进费、巷内运输费、巷道维护费等组成,一般按吨煤费用最低原则合理确定支巷长度,吨煤费用为:式中:Z1——支巷掘进费,元;Z2——巷内运输费,元本文档来自技高网...
一种短壁矸石胶结连采连充采煤法

【技术保护点】
一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,其特征在于,依次包括以下步骤:a沿着煤层倾向方向开挖两条上山巷道,分别作为回风上山和运输上山,沿着煤层走向方向开挖两条顺槽,分别作为回风顺槽和运输顺槽,其中,所述回风上山和所述回风顺槽相连,所述运输上山和所述运输顺槽相连,在所述回风顺槽和运输顺槽的尾端开挖开切眼,并使得所述开切眼的上、下两端与回风顺槽、运输顺槽保持相通;b在煤层上平行于开切眼方向平均划分为多个支巷,从右到左依次编号为第一支巷、第二支巷、第三支巷…第N支巷;c在所述运输上山和运输顺槽内布置运煤系统,在所述回风上山和回风顺槽内布设输矸系统,每条支巷均通过管道连接注浆系统;d分为两种开采模式,分别为短壁开采模式和旺采开采模式,其中,所述短壁开采模式包括以下子步骤:第一轮采煤:依次开采第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷、……,进行间隔跳采,并通过运煤系统将煤输出;第一轮充填:待开采支巷顶板稳定后,通过注浆系统和输矸系统依次充填第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷……,间隔充填,在每个支巷内的下端口处均单独设置挡浆墙,并对其进行密封处理,使得混合的浆液和矸石混合并流向支巷底部;第二轮采煤:依次开采遗留支巷第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第二轮充填:待第二轮开采支巷顶板稳定后,依次充填第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第三轮采煤:依次开采遗留支巷第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷……;第三轮充填:待第三轮开采支巷顶板稳定后,依次充填第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷……;当开采到达停采线时,回收设备,完成短壁跳采分步充填开采全过程;所述旺采开采模式,包括以下子步骤:首先开采第一支巷,待第一支巷开采结束后,接着开采与其相邻的“鱼刺”肋支巷,“鱼刺”肋支巷与所述第一支巷成45°夹角,待所述肋支巷开采完毕后,在第一支巷的下出口设置挡浆墙进行密封处理,通过注浆系统向第一支巷内提供充填材料,并充填与其相邻的肋支巷;接着开采第二支巷与其相邻的肋支巷,并通过注浆系统对第二支巷、相邻的肋支巷进行充填;按照此步骤直至填充完第N支巷和其对应的肋支巷。...

【技术特征摘要】
1.一种短壁矸石胶结连采连充采煤法,其特征在于,依次包括以下步骤:a沿着煤层倾向方向开挖两条上山巷道,分别作为回风上山和运输上山,沿着煤层走向方向开挖两条顺槽,分别作为回风顺槽和运输顺槽,其中,所述回风上山和所述回风顺槽相连,所述运输上山和所述运输顺槽相连,在所述回风顺槽和运输顺槽的尾端开挖开切眼,并使得所述开切眼的上、下两端与回风顺槽、运输顺槽保持相通;b在煤层上平行于开切眼方向平均划分为多个支巷,从右到左依次编号为第一支巷、第二支巷、第三支巷…第N支巷;c在所述运输上山和运输顺槽内布置运煤系统,在所述回风上山和回风顺槽内布设输矸系统,每条支巷均通过管道连接注浆系统;d分为两种开采模式,分别为短壁开采模式和旺采开采模式,其中,所述短壁开采模式包括以下子步骤:第一轮采煤:依次开采第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷、……,进行间隔跳采,并通过运煤系统将煤输出;第一轮充填:待开采支巷顶板稳定后,通过注浆系统和输矸系统依次充填第一支巷、第五支巷、第九支巷、第十三支巷、第十七支巷……,间隔充填,在每个支巷内的下端口处均单独设置挡浆墙,并对其进行密封处理,使得混合的浆液和矸石混合并流向支巷底部;第二轮采煤:依次开采遗留支巷第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第二轮充填:待第二轮开采支巷顶板稳定后,依次充填第三支巷、第七支巷、第十一支巷、第十五支巷……;第三轮采煤:依次开采遗留支巷第二支巷、第四支巷、第六支巷、第八支巷、第十支巷……;第三轮充填:待第三轮开采...

【专利技术属性】
技术研发人员:张新国李飞张保良孔贺庞振忠张志勇李飞帆王星宇
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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