急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法技术

本发明专利技术急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，属于急倾斜煤层开采技术领域；所要解决的技术问题为提供一种能够降低工人劳动强度、改善井下作业环境、提高煤炭回收率的急倾斜煤层开采方法；采用的技术方案为：第一步，在煤层上部和下部分别布置开采巷道；第二步，按一定的间距施工多个溜矿孔，在下部开采巷道中布置煤炭运输系统；第三步，在上部开采巷道内，采用采煤机械进行开采，将上部开采巷道和下部开采巷道之间除保护煤柱外的煤开采完；第四步，进行采空区充填；第五步，重复第一步到第四步，实现急倾斜煤层的安全高效开采、煤矸石低成本回填、生态环境有效保护和资源可持续开采利用；本发明专利技术特别适用于厚度2～20m的急倾斜煤层的开采。

Groove milling method for longitudinal longwall of steeply inclined coal seam

The invention of steep seam long wall longitudinal planing and milling trough built mining method, which belongs to the technical field of steep coal seam mining; the technical problem to be solved is to provide a low labor intensity of workers, improve the working environment, improve the steeply inclined coal seam mining method of coal recovery rate; the technical scheme is: the first step and in the upper and lower coal seam mining roadway layout respectively; the second step, according to the distance between a plurality of mine construction a hole, in the lower part of the coal transport system of mining roadway layout; the third step, in the upper mining roadway, the exploitation of coal mining machinery, the upper and lower mining roadway between mining roadway in coal pillar outside coal mining; the fourth step of filling the goaf; the fifth step, repeat the first step to the fourth step, to achieve safe and efficient mining steep coal seam, coal gangue The invention is especially suitable for the mining of steeply inclined coal seams of thickness from 2 to 20m, with low cost backfill, ecological environment protection and sustainable exploitation and utilization of resources.

【技术实现步骤摘要】
急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法
本专利技术急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，属于急倾斜煤层开采
，特别是涉及用于厚度为2-20m的急倾斜煤层的井工开采方法。
技术介绍
随着煤炭资源开采强度的增加，煤层开采条件日趋复杂，我国各省份均面临着急倾斜煤层的开采问题。我国急倾斜煤层开采矿井有百余处，主要分布于乌鲁木齐、窑街、北京、淮南、开滦、徐州、长广、南桐、资兴、大通等20余个矿区。在急倾斜煤层开采方法方面，主要形成了以炮采工艺、综采工艺和水采工艺为主的三大类型，其中，综采工艺的特厚煤层水平分段综采放顶煤采煤法、厚煤层的走向长壁综采放顶煤采煤法和滑移顶粱支架放顶煤采煤法，炮采工艺的伪倾斜柔性掩护支架采煤法、俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法、巷道放顶煤采煤法，及吉林通化、辽宁南票等矿区的水力采煤法均取得了良好的应用效果。综采工艺受到煤层厚度和倾角的严格制约，主要解决了倾角大于60°、厚度大于20m、赋存稳定的急倾斜特厚煤层的开采问题，炮采工艺和水采工艺可以应用于厚度2～20m急倾斜煤层的开采，但炮采工艺由于采用爆破落煤的方式，存在煤炭回收率低、工人劳动强度大、井下作业环境恶劣等主要问题；水采工艺由于采用高达20MPa的高压水射流落煤和利用管道水力运输部分煤炭，高压水流循环过程中生产系统能量损失大，存在用水量大、耗电量大、生产成本高等主要问题。另一方面，在工作面围岩控制方面，由于急倾斜煤层开采过程中采空区上部围岩垮落后沿倾斜方向滚（滑）动充填下部采空区，使得采场围岩稳定性上部最差、中部次之、下部最好，工作面矿压显现特征沿煤层倾向方向呈现不对称性，工作面的围岩控制难度大，影响工作面的生产安全。因此，如何实现厚度2～20m急倾斜煤层的安全高效开采，是我国煤炭行业面临的一项重大技术难题。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种能够降低工人劳动强度、改善井下作业环境、提高煤炭回收率，节约用水量和耗电量、简化运输系统、降低生产成本，优化充填空间结构、简化充填工艺系统、降低煤矸石充填成本、回填地面煤矸石、解放三下压煤、保护生态环境，有效控制采场围岩、提高安全可靠程度的急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，根据急倾斜煤层的赋存条件，分析煤层及围岩力学特征，合理确定开采宽度、阶段高度、走向长度、相邻开采区域间保护煤柱和相邻阶段间保护煤柱等采煤工作面主要技术参数，根据这些技术参数，在煤层上部和下部分别布置开采巷道；第二步，根据采煤工作面主要技术参数，按一定的间距施工多个竖直的满足溜矿和设备运行要求的溜矿孔，所述溜矿孔贯通上部开采巷道和下部开采巷道，在下部开采巷道中布置煤炭运输系统，煤炭运输系统位于溜矿孔下方；第三步，溜矿孔施工完成之后，在上部开采巷道内，采用采煤机械进行开采，开采时要留设足够的设备运行安全保护煤柱，采落的煤炭由所述溜矿孔自溜到下部开采巷道的煤炭运输系统，采煤机械循环采煤，将上部开采巷道和下部开采巷道之间除保护煤柱外的煤开采完；第四步，根据采场围岩控制和地面生态环境保护要求，确定是否进行采空区充填；需要进行采空区充填时，根据采空区结构力学特征和采矿、充填生产工艺安排，确定充填主要技术参数；首先在废弃的下部开采巷道内构筑采空区下口的密闭设施，采用充填设备将煤矸石等充填料浆自下而上逐层充满到下部废弃开采巷道和采空区的空间后，在废弃的上部开采巷道内构筑采空区上口密闭设施，将煤矸石等充填料浆充满上部废弃开采巷道的空间，实现采空区的立体式、有序化、全体积充填；第五步，重复第一步到第四步，实现厚度2～20m急倾斜煤层的安全高效开采、煤矸石低成本回填、生态环境有效保护和资源可持续开采利用。在所述第一步到第五步的实施过程中，根据煤层围岩及采空区充填体的力学结构特征分析，留设5～10m的相邻开采区域间保护煤柱、5～10m的相邻阶段间保护煤柱，确保工作面生产安全。所述第三步中的采煤机械为刨铣式采煤机，刨铣式采煤机进行水平条带状下行刨铣开采形成槽式采空区，采至一定深度、保证下方留设3～8m的设备运行安全保护煤柱后，由提升机将刨铣式采煤机提升至上部开采巷道，或经下部联络巷道绕行至上部开采巷道进行下一个循环。所述溜矿孔采用反井钻机自下而上施工。所述煤炭运输系统为带式输送机。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。1、本专利技术解决了厚度2～20m急倾斜煤层的安全高效开采、煤矸石低成本回填、生态环境有效保护和资源可持续开采利用的问题，并为类似条件固体矿床的安全高效开采提供了有力的技术支持。2、本专利技术改变炮采落煤和高射流水力落煤为机械化落煤，通过溜矿孔实现采落煤炭自溜连续运输，相比于炮采工艺，采用刨铣式采煤机实现机械化落煤，降低了工人劳动强度、改善了井下作业环境、提高了煤炭回收率；相比于水采工艺，采用刨铣式采煤机借助自重实现煤体破碎，避免了高压水流循环过程中生产系统的能量损失，提高了能源利用效率，节约了用水量和耗电量，保护了水资源和生态环境，降低了生产成本；刨铣式采煤机充分借助自重实现煤炭纵向破碎和保障自身工作稳定，降低了落煤成本；煤炭采用自溜连续运输的方式，提高了运输效率、降低了运输成本。3、本专利技术中的采空区为纵向槽式空间结构，有利于实现采空区的立体式、有序化、全体积充填，简化了充填工艺系统，降低了煤矸石充填成本，有利于解决煤矸石的地面堆放和“建筑物下、铁路下、水体下”的三下压覆煤炭资源开采问题，有效保护生态环境和保障资源可持续开采利用。4、本专利技术在采空区充填体的作用下，相比于全部垮落法管理采空区顶板的开采方法，采空区充填体和煤层顶底板能够形成良好的竖向力学结构，可以长期有效地控制采空区围岩，保障了矿井生产安全。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术中巷道、溜矿孔的立体示意图。图2为刨铣式采煤机水平条带状下行开采工艺布置煤层剖面图。图中：1为急倾斜煤层，2为上部开采巷道，3为下部开采巷道，4为溜矿孔，5为相邻阶段间保护煤柱，6为相邻开采区域间保护煤柱，7为设备运行安全保护煤柱，8为刨铣式采煤机。具体实施方式实施例如图1、图2所示，如果急倾斜煤层1的顶底板稳定性好、赋存条件好，本专利技术急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，按照下述步骤进行：第一步，根据急倾斜煤层1的赋存条件，分析煤层及围岩力学特征，合理确定开采宽度、阶段高度、走向长度、相邻开采区域间保护煤柱6和相邻阶段间保护煤柱5等采煤工作面主要技术参数，根据这些技术参数，按阶段高度20～40m，在煤层上部和下部分别布置开采巷道；第二步，根据采煤工作面主要技术参数，按间距10～30m采用反井钻机自下而上施工多个满足溜矿和设备运行要求、直径0.8～1.4m的溜矿孔4，所述溜矿孔4贯通上部开采巷道2和下部开采巷道3，在下部开采巷道3中布置煤炭运输系统，煤炭运输系统位于溜矿孔4下方；第三步，溜矿孔4施工完成之后，在上部开采巷道2内，采用刨铣式采煤机8按照2～4m的开采宽度和100～500m的开采长度进行水平条带状下行开采，采至一定深度、保证下方留设3～8m的设备运行安全保护煤柱7后，由提升机将刨铣式采煤机8提升至上本文档来自技高网...

【技术保护点】
急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，根据急倾斜煤层（1）的赋存条件，分析煤层及围岩力学特征，合理确定开采宽度、阶段高度、走向长度、相邻开采区域间保护煤柱（6）和相邻阶段间保护煤柱（5）等采煤工作面主要技术参数，根据这些技术参数，在煤层上部和下部分别布置开采巷道；第二步，根据采煤工作面主要技术参数，按一定的间距施工多个竖直的满足溜矿和设备运行要求的溜矿孔（4），所述溜矿孔（4）贯通上部开采巷道（2）和下部开采巷道（3），在下部开采巷道（3）中布置煤炭运输系统，煤炭运输系统位于溜矿孔（4）下方；第三步，溜矿孔（4）施工完成之后，在上部开采巷道（2）内，采用采煤机械进行开采，开采时要留设足够的设备运行安全保护煤柱（7），采落的煤炭由所述溜矿孔（4）自溜到下部开采巷道（3）的煤炭运输系统，采煤机械循环采煤，将上部开采巷道（2）和下部开采巷道（3）之间除保护煤柱外的煤开采完；第四步，根据采场围岩控制和地面生态环境保护要求，确定是否进行采空区充填；需要进行采空区充填时，根据采空区结构力学特征和采矿、充填生产工艺安排，确定充填主要技术参数；首先在废弃的下部开采巷道（3）内构筑采空区下口的密闭设施，采用充填设备将煤矸石等充填料浆自下而上逐层充满到下部废弃开采巷道和采空区的空间后，在废弃的上部开采巷道（2）内构筑采空区上口密闭设施，将煤矸石等充填料浆充满上部废弃开采巷道的空间，实现采空区的立体式、有序化、全体积充填；第五步，重复第一步到第四步，实现厚度2～20m急倾斜煤层（1）的安全高效开采、煤矸石低成本回填、生态环境有效保护和资源可持续开采利用。...

【技术特征摘要】
1.急倾斜煤层纵向长壁刨铣建槽式开采方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，根据急倾斜煤层（1）的赋存条件，分析煤层及围岩力学特征，合理确定开采宽度、阶段高度、走向长度、相邻开采区域间保护煤柱（6）和相邻阶段间保护煤柱（5）等采煤工作面主要技术参数，根据这些技术参数，在煤层上部和下部分别布置开采巷道；第二步，根据采煤工作面主要技术参数，按一定的间距施工多个竖直的满足溜矿和设备运行要求的溜矿孔（4），所述溜矿孔（4）贯通上部开采巷道（2）和下部开采巷道（3），在下部开采巷道（3）中布置煤炭运输系统，煤炭运输系统位于溜矿孔（4）下方；第三步，溜矿孔（4）施工完成之后，在上部开采巷道（2）内，采用采煤机械进行开采，开采时要留设足够的设备运行安全保护煤柱（7），采落的煤炭由所述溜矿孔（4）自溜到下部开采巷道（3）的煤炭运输系统，采煤机械循环采煤，将上部开采巷道（2）和下部开采巷道（3）之间除保护煤柱外的煤开采完；第四步，根据采场围岩控制和地面生态环境保护要求，确定是否进行采空区充填；需要进行采空区充填时，根据采空区结构力学特征和采矿、充填生产工艺安排，确定充填主要技术参数；首先在废弃的下部开采巷道（3）内构筑采空区下口的密闭设施，采用充填设备将煤矸石等充填料浆自下而上逐层充满到下部废弃开采巷道和采空区的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红波，赵丽华，李涛，桑宗其，朱杨东，
申请(专利权)人：高红波，
类型：发明
国别省市：山西,14