长短面交替布置的采煤方法技术

本发明专利技术涉及一种长短面交替布置的采煤方法，适用于煤层倾角小、地质条件简单、煤层无自燃和冲击倾向的煤层。将矿井采区按照长短工作面交替布置，根据矿井长工作面回采产生的矸石排放量，设计短工作面的宽度，先进行长工作面的开采，将开采产生的矸石全部转运到短工作面中回填，短工作面采用全采全充的开采方式最终形成充填区。本发明专利技术实现了矸石不上井，解决了矸石排放带来的环境损害问题，具有广泛的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
长短面交替布置的采煤方法
本专利技术涉及一种长短面交替布置的采煤方法，尤其适用于煤层倾角小、地质条件简单、煤层无自燃和冲击倾向的煤层使用。
技术介绍
我国煤炭资源丰富，在相当长的时间内，一次性能源结构中煤炭始终处于主体地位，煤炭工业在中国国民经济可持续发展与能源保障中始终占有举足轻重的地位。但是，由于煤炭资源的高强度开采，造成了一系列生态环境问题，其中矸石处理就是其中之一。目前煤矿产生的矸石大多露天堆放，不仅埋压或破坏了原地貌植被，而且排放过程中产生的粉尘、自燃时产生的有毒物质对人类生存环境和矿区的生态环境造成了严重的危害；同时，矸石受到降雨喷淋或长期处于浸渍状态，矸石中的粉尘会成为水中悬浮物，有害成分溶解后进入水体、土壤，对水环境和土壤环境造成二次污染。我国对矸石的综合利用主要有：利用矸石发电，生产建材，开发矸石中的共、伴生矿物，利用煤矸石生产肥料，利用煤矸石筑路、填坑、土地复垦等，但是由于我国积存的矸石量达40亿吨以上，并且每年仍产生2～3亿吨的矸石，远超当前处理利用水平，矸石处理问题依然严峻。近年来，矸石充填技术在三下(水体下、建筑物下、铁路下)煤炭开采中广泛应用，能够处理矿井矸石，又能控制地表下沉，为矿井的可持续生产奠定了基础。当前充填开采需要的骨料大多是由地面运到井下，目前尚缺少一种既工作面高效回采又井下矸石直接利用的采煤方法。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是克服已有技术中的不足，提供一种既工作面高效回采又井下矸石直接利用的长短面交替布置采煤方法。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的长短面交替布置的采煤方法，其特征在于步骤如下：a.设计井下待采煤层采煤工作面，将采煤工作面分成长工作面和短工作面，长工作面和短工作面交替布置，长工作面和短工作面之间设置有运输巷；b.确定长工作面和短工作面参数：长工作面和短工作面长度相同，由矿井井田范围决定，长工作面的宽度通过矿井设计年产量确定，短工作面的宽度通过矿井矸石量M确定，长工作面和短工作面的开采高度由煤层高度确定，先进行长工作面开采，后进行短工作面开采；c.根据确定后的长工作面和短工作面参数，先对长工作面进行高效开采，长工作面开采中产生的矸石利用运输巷全部运到设计的短工作面处，再利用长工作面开采产生的矸石对短工作面进行充填开采，短工作面采用全采全充的开采方式，长工作面和短工作面开采推进的方向相反，短工作面全采全充从而形成填充区，在填充区外侧布置有一条留巷作为下一个采煤工作面的运输巷，长工作面开采后形成采空区，采空区随着长工作面开采完顶板自然垮落；d.重复步骤c，从而完成整个煤层的开采。所述的矿井矸石量M为长工作面(2)开采筛选出的矸石量，由式M＝L*W*(H1-H2)确定，式中，L为长工作面长度，W为长工作面宽度，H1为长工作面开采高度，H2为煤层高度，H1>H2。所述的长工作面宽度大于150m，具体宽度W利用公式：W＝Q/(N*L1*H2)获得，式中，Q为矿井设计年产量，N为矿井长工作面数量，L1为单个长工作面的年产量。所述的短工作面宽度小于50m，具体宽度W’利用公式：W’＝k*M/(L’*H1)获得，式中，W’为短工作面宽度，k为碎胀系数，L’为短工作面的长度，M为矿井矸石量。所述的留巷(6)宽度为4～6m。有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)长工作面回采产生的矸石全部转运到短工作面充填开采，能够从根本上解决矸石排放的问题。(2)短工作面充填开采不影响长工作面的高效回采，解决了当前充填开采技术而带来矿井的低产低效。(3)短工作面充填开采后同时在充填区为下一个长工作面提供一条留巷，降低了煤炭开采的成本。附图说明图1是本专利技术的长短面交替布置的采煤方法。图中：1-煤体；2-长工作面；3-短工作面；4-运输巷；5-采空区；6-留巷；7-充填区。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：如图1所述，本专利技术的长短面交替布置的采煤方法，其步骤如下：a.设计井下待采煤层1采煤工作面，将采煤工作面分成长工作面2和短工作面3，长工作面2和短工作面3交替布置，长工作面2和短工作面3之间设置有运输巷4；b.确定长工作面2和短工作面3参数：长工作面2和短工作面3长度相同，由矿井井田范围决定，长工作面2的宽度通过矿井设计年产量确定，所述的长工作面2宽度大于150m，具体宽度W利用公式：W＝Q/(N*L1*H2)获得，式中，Q为矿井设计年产量，N为矿井长工作面数量，L1为单个长工作面的年产量，H1为长工作面2的开采高度，短工作面2的宽度通过矿井矸石量M确定，所述的短工作面3宽度小于50m，具体宽度W’利用公式：W’＝k*M/(L’*H1)获得，式中，W’为短工作面宽度，k为碎胀系数，L’为短工作面3的长度，M为矿井矸石量，所述的矿井矸石量M为长工作面2开采筛选出的矸石量，由式M＝L*W*(H1-H2)确定，式中，L为长工作面长度，W为长工作面宽度，H1为长工作面开采高度，H2为煤层高度，其中H1>H2，长工作面2和短工作面3的开采高度由煤层高度确定，先进行长工作面开采，后进行短工作面开采；c.根据确定后的长工作面2和短工作面3参数，先对长工作面2进行高效开采，长工作面2开采中产生的矸石利用运输巷4全部运到设计的短工作面3处，再利用长工作面2开采中产生的矸石对短工作面3进行充填开采，短工作面3采用全采全充的开采方式，长工作面2和短工作面3开采推进的方向相反，短工作面3全采全充从而形成填充区7，在填充区7外侧布置有一条留巷6作为下一个采煤工作面的运输巷4，所述的留巷6宽度为4～6m，长工作面2开采后形成采空区5，采空区5随着长工作面2开采完顶板自然垮落；d.重复步骤c，从而完成整个煤层的开采。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长短面交替布置的采煤方法，其特征在于步骤如下：a．设计井下待采煤层（1）采煤工作面，将采煤工作面分成长工作面（2）和短工作面（3），长工作面（2）和短工作面（3）交替布置，长工作面（2）和短工作面（3）之间设置有运输巷（4）；b．确定长工作面（2）和短工作面（3）参数：长工作面（2）和短工作面（3）长度相同，由矿井井田范围决定，长工作面（2）的宽度通过矿井设计年产量确定，短工作面（2）的宽度通过矿井矸石量M确定，长工作面（2）和短工作面（3）的开采高度由煤层高度确定，先进行长工作面开采，后进行短工作面开采；c．根据确定后的长工作面（2）和短工作面（3）参数，先对长工作面（2）进行高效开采，长工作面（2）开采中产生的矸石利用运输巷（4）全部运到设计的短工作面（3）处，再利用长工作面（2）开采中产生的矸石对短工作面（3）进行充填开采，短工作面（3）采用全采全充的开采方式，长工作面（2）和短工作面（3）开采推进的方向相反，短工作面（3）全采全充从而形成填充区（7），在填充区（7）外侧布置有一条留巷（6）作为下一个采煤工作面的运输巷（4），长工作面（2）开采后形成采空区（5），采空区（5）随着长工作面（2）开采完顶板自然垮落；d. 重复步骤c，从而完成整个煤层的开采。...

【技术特征摘要】
1.一种长短面交替布置的采煤方法，其特征在于步骤如下：a．设计井下待采煤层（1）采煤工作面，将采煤工作面分成长工作面（2）和短工作面（3），长工作面（2）和短工作面（3）交替布置，长工作面（2）和短工作面（3）之间设置有运输巷（4）；b．确定长工作面（2）和短工作面（3）参数：长工作面（2）和短工作面（3）长度相同，由矿井井田范围决定，长工作面（2）的宽度通过矿井设计年产量确定，短工作面（2）的宽度通过矿井矸石量M确定，长工作面（2）和短工作面（3）的开采高度由煤层高度确定，先进行长工作面开采，后进行短工作面开采；c．根据确定后的长工作面（2）和短工作面（3）参数，先对长工作面（2）进行高效开采，长工作面（2）开采中产生的矸石利用运输巷（4）全部运到设计的短工作面（3）处，再利用长工作面（2）开采中产生的矸石对短工作面（3）进行充填开采，短工作面（3）采用全采全充的开采方式，长工作面（2）和短工作面（3）开采推进的方向相反，短工作面（3）全采全充从而形成填充区（7），在填充区（7）外侧布置有一条留巷（6）作为下一个采煤工作面的运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张农，谢正正，魏群，阚甲广，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32