一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法技术

一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，属于采矿安全技术领域，可解决矸石堆放占据空间污染环境以及末采阶段工作面回撤困难的问题，本方法是在末采阶段进行割煤、移架的同时将预制好的充填块进行阶梯型摆放，阶梯型为了形成阶梯型边坡，维护结构稳定，在挂网，锚杆、锚索支护的同时确保预制块接顶，预制块间的缝隙用混凝土进行充填，确保充填块相互粘结成为一个整体，本发明专利技术可以有效控制顶板的沉降，保证末采阶断综采设备的顺利、安全回撤。

A Method of Working Face Withdrawal in the End Mining Stage with Gangue Filling

A method of working face withdrawal assisted by waste filling in the final mining stage belongs to the field of mining safety technology. It can solve the problem of waste heaping occupying space polluting environment and the difficulty of working face withdrawal in the final mining stage. This method cuts coal and removes frame in the final mining stage while putting the prefabricated filling blocks in a stepped way. The stepped type is used to form a stepped slope and maintain structural stability. The invention can effectively control the settlement of the roof and ensure the smooth and safe withdrawal of the fully mechanized mining equipment at the end of the mining step.

【技术实现步骤摘要】
一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法
本专利技术属于采矿安全
，具体涉及一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法。
技术介绍
近年来，我国已经成为世界上煤炭产量最大的国家，年产量几乎占世界煤炭总产的50%，已成为世界上最大的煤炭生产和消费国。综合机械化开采是我国和国外煤矿主要采用的采煤工艺，随着近年来我国综合机械化开采技术的快速发展，出现了大批年产量达到千万吨的大型矿井，为适应矿井高产高效的目标，综采设备的发展取得了很多突破。在矿井生产过程中，工作面的接替是必须经历的环节，综采工作面的搬家倒面是矿井实现高产高效的重要环节，综采面设备回撤的速度的快慢在一定程度上影响了矿井生产效率。综采工作面在进入末采阶段后，受回采产生的超前支承压力影响，顶板破碎和帮部片帮现象严重，围岩压力和变形量会快速增大。尤其是距贯通最后10m，工作面发生大面积冒顶。不仅给工作面回撤带来困难，而且还使搬家倒面进展缓慢，最长需要约20天以上才能完成，回撤费用提高了2-3倍。
技术实现思路
本专利技术针对矸石堆放占据空间污染环境以及末采阶段工作面回撤困难的问题，提供一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法。该方法主要是维护末采阶段顶板的稳定以保证回撤的安全和井下煤矸石的二次利用，不仅解决了矸石堆放占据空间污染环境的问题，而且还能控制末采阶段综采工作面回撤时顶板沉降，实现绿色开采。方法内容是在末采阶段进行割煤、移架的同时将预制好的充填块进行阶梯型摆放，阶梯型为了形成阶梯边坡，维护结构稳定，在挂网，锚杆、锚索支护的同时确保预制块接顶，预制块间的缝隙用混凝土进行充填，确保充填块相互粘结成为一个整体，可以有效控制顶板的沉降，保证末采阶断综采设备的顺利、安全回撤。本专利技术采用如下技术方案：一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，包括如下步骤：第一步，将煤矸石、粉煤灰、水泥和水以质量配合比为：2.72：1.11：1：0.3的比例，制备充填的预制块；第二步，当工作面推进到末采阶段时，将预制块通过矿车由副井运送到井底车场，经主运输石门送至区段回风平巷，由胶带运输机运送至工作面，通过加装液压托板的掩护梁进行预制块的阶梯型堆砌；第三步，末采阶段顶板进行挂网前，在距离阶梯型堆砌的边坡的底的长度，移架后的采空区进行预制块的铺设，铺设成阶梯形状，用混凝土粘接，形成整体；第四步，在工作面末采阶段充填块接顶的位置，开始挂网支护，挂网后，用托盘紧托钢丝绳进行锚杆、锚索及煤帮打锚杆施工，进行末采阶段顶板与煤帮的维护；第五步，综采工作面进行进刀、割煤、移架的同时，进行充填块的同步铺设，确保接顶，下一采煤循环重复第四步和本步骤进行边支护边充填，直到工作面与回撤通道贯通，综采设备顺利回撤，完成预制块充填辅助末采阶段工作面回撤。第一步中，预制块的单轴抗压强度大于回采工作面煤体的强度。第三步中，末采影响阶段挂网支护前，进行预制块的阶梯形铺设，预制块中间用混凝土进行粘结，形成边坡，坡底的距离按照路基边坡进行计算，当深度为3-12m时，坡度为H:B=1:1.25，其中，H为边坡的高度，B为边坡的底，当坡顶有静载或动载时，放坡应为斜坡或阶梯型放坡。第二步中，在工作面采动开始前，在停采线靠近工作面一侧，可掘进出一条单回撤通道，并进行围岩的支护，实现预制块充填结合单预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤。第二步中，在工作面采动开始前，在停采线靠近工作面一侧，施工掘进出一条辅回撤通道，在工作面一侧间距离辅回撤通道留一段间隔煤柱再掘一条通道作为主回撤通道，在主、辅回撤通道间隔煤柱中间掘进联络巷联通两个通道，并进行围岩的支护，实现预制块充填结合双预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤。第四步中，当预制块充填辅助末采阶段工作面回撤时，挂网顺序为：在支架顶梁上端铺设平行于工作面走向的单层金属顶网，网质为镀锌铅丝编织的菱形金属网，第一个循环拉架前，提前在支架前梁上铺设单层网，以便于通道的第一个循环挂单层顶网；第二个循环开始，铺为单层网，联网接头相互错开，第二层网始终挂联在第一层网的一半上，形成金属网假顶。第四步中，当预制块充填结合单预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤时，挂网顺序为：在支架顶梁上端铺设平行于工作面走向的单层金属顶网，网质为镀锌铅丝编织的菱形金属网，第一个循环拉架前，提前在支架前梁上铺设单层网，以便于通道的第一个循环挂单层顶网；第二个循环开始，铺为单层网，联网接头相互错开，第二层网始终挂联在第一层网的一半上，形成金属网假顶。第四步中，当预制块充填结合双预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤时，挂网顺序为：在支架顶梁上端铺设平行于工作面走向的双层金属顶网，网质为镀锌铅丝编织的菱形金属网，第一个循环拉架前，提前在支架前梁上铺设单层网，以便于通道的第一个循环挂双层顶网；第二个循环开始，铺为双层网，联网接头相互错开，第二层网始终挂联在第一层网的一半上，形成金属网假顶。第五步中，当预制块充填结合单预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤时，回撤通道为单回撤通道，当预制块充填结合双预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤时，回撤通道为主回撤通道，当预制块充填辅助末采阶段工作面回撤时，回撤通道为采煤机掘出的巷道。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术利用废弃煤矸石预制的充填块，将充填技术与巷道支护技术结合，维护末采阶段工作面设备回撤的稳定，安全，无预掘进回撤通道，工艺简单，无需额外设备，节约耗材，充填预制块和巷道支护技术完美的控制了末采阶段顶板的稳定，实现无来压回撤设备。2.本专利技术利用废弃煤矸石预制块将充填技术，巷道支护技术与末采阶段单回撤通道结合起来，实现综采设备的快速回撤，预掘单回撤通道的优点是回撤空间大、能够明显缩短工作面搬家周期，充填预制块、巷道支护技术与末采阶段单回撤通道结合完美的控制了末采阶段顶板的稳定，实现无来压回撤设备。3.本专利技术利用废弃煤矸石预制块将充填技术，巷道支护技术与末采阶段双回撤通道结合起来，实现综采设备的快速回撤，预掘双回撤通道的优点是回撤空间大、有比较好的掉向空间、实现多点作业、极大提高设备的回撤速度，充填预制块、巷道支护技术与末采阶段双回撤通道结合完美的控制了末采阶段顶板的稳定，实现无来压回撤设备。附图说明图1为本专利技术的掩护梁加装液压托板的液压支架结构示意图；图2为本专利技术实施例1工作面布置平面示意图；图3为本专利技术实施例2工作面布置平面示意图；图4为本专利技术实施例3工作面布置平面示意图；图5为本专利技术实施例1工作面剖面示意图；图6为本专利技术实施例2工作面剖面示意图；图7为本专利技术实施例3工作面剖面示意图；图8为本专利技术实施例1充填效果剖面示意图；图9为本专利技术实施例2充填效果剖面示意图；图10为本专利技术实施例3充填效果剖面示意图；图11为本专利技术实施例1充填效果平面示意图；图12为本专利技术实施例2充填效果平面示意图；其中：1-掩护梁；2-液压托板；3-预制块；4-液压支架；5-预掘单回撤通道；6-间隔煤柱；7-回采工作面煤体；8-采空区；9-停采线剩余煤体；10-停采线；11-预掘双回撤通道中辅回撤通道；12-预掘双回撤通道中主回撤通道；13-联络巷；14-锚杆；15-阶梯型边坡。具体实施方式结合附图，对本专利技术做进一步说明。实施例1，预制块充填辅助末采阶段工作面回撤。首先利用废弃煤矸石制备充填预制块，并提前进行养护，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，将煤矸石、粉煤灰、水泥和水以质量配合比为：2.72：1.11：1：0.3的比例，制备充填的预制块；第二步，当工作面推进到末采阶段时，将预制块通过矿车由副井运送到井底车场，经主运输石门送至区段回风平巷，由胶带运输机运送至工作面，通过加装液压托板的掩护梁进行预制块的阶梯型堆砌；第三步，末采阶段顶板进行挂网前，在距离阶梯型堆砌的边坡的底的长度，移架后的采空区进行预制块的铺设，铺设成阶梯形状，用混凝土粘接，形成整体；第四步，在工作面末采阶段充填块接顶的位置，开始挂网支护，挂网后，用托盘紧托钢丝绳进行锚杆、锚索及煤帮打锚杆施工，进行末采阶段顶板与煤帮的维护；第五步，综采工作面进行进刀、割煤、移架的同时，进行充填块的同步铺设，确保接顶，下一采煤循环重复第四步和本步骤进行边支护边充填，直到工作面与回撤通道贯通，综采设备顺利回撤，完成预制块充填辅助末采阶段工作面回撤。

【技术特征摘要】
1.一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，将煤矸石、粉煤灰、水泥和水以质量配合比为：2.72：1.11：1：0.3的比例，制备充填的预制块；第二步，当工作面推进到末采阶段时，将预制块通过矿车由副井运送到井底车场，经主运输石门送至区段回风平巷，由胶带运输机运送至工作面，通过加装液压托板的掩护梁进行预制块的阶梯型堆砌；第三步，末采阶段顶板进行挂网前，在距离阶梯型堆砌的边坡的底的长度，移架后的采空区进行预制块的铺设，铺设成阶梯形状，用混凝土粘接，形成整体；第四步，在工作面末采阶段充填块接顶的位置，开始挂网支护，挂网后，用托盘紧托钢丝绳进行锚杆、锚索及煤帮打锚杆施工，进行末采阶段顶板与煤帮的维护；第五步，综采工作面进行进刀、割煤、移架的同时，进行充填块的同步铺设，确保接顶，下一采煤循环重复第四步和本步骤进行边支护边充填，直到工作面与回撤通道贯通，综采设备顺利回撤，完成预制块充填辅助末采阶段工作面回撤。2.根据权利要求1所述的一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，其特征在于：第一步中，所述预制块的单轴抗压强度大于回采工作面煤体的强度。3.根据权利要求1所述的一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，其特征在于：第三步中，末采影响阶段挂网支护前，进行预制块的阶梯形铺设，预制块中间用混凝土进行粘结，形成边坡，坡底的距离按照路基边坡进行计算，当深度为3-12m时，坡度为H:B=1:1.25，其中，H为边坡的高度，B为边坡的底，当坡顶有静载或动载时，放坡应为斜坡或阶梯形放坡。4.根据权利要求1所述的一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法，其特征在于：第二步中，在工作面采动开始前，在停采线靠近工作面一侧，可掘进出一条单回撤通道，并进行围岩的支护，实现预制块充填结合单预掘回撤通道辅助末采阶段工作面回撤。5.根据权利要求1所述的一种矸石充填辅助末采阶段工作面回撤方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国瑞，郭军，李松玉，任玉琦，郭育霞，闫勇敢，钱瑞鹏，孙强，郝晨良，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14