一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法技术

一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法，回采巷道采用以采代掘形成辅运顺槽、预掘巷作为回风顺槽作为充填浆料和煤炭运输的布置方式；工作面回采与采空区充填采用综合机械化砌块充填采煤工艺；以充填采煤工作面朝向采区边界方向推进开采、充填顺序的采煤方法。预掘回风顺槽在工作面回采之前形成，随采煤工作面推进利用采煤机割端煤的方式形成辅运顺槽。本采煤方法工艺简单，可行性强，技术上可实现全采区无煤柱开采，采区回采率高，不仅解决了后退式采掘接续紧张的技术难题，且通过前进式布置随采随充工作面快速实现生产的同时使“三下”难采煤层实现安全、快速机械化开采成为现实。

A Pre-excavation Single Roadway Forward Block Filling Mining Method

A pre-excavation single roadway forward block filling mining method, which uses mining instead of excavation to form auxiliary transport along the roadway, pre-excavation roadway as return air along the roadway as filling slurry and coal transportation layout; comprehensive mechanized block filling mining technology is used in mining and goaf filling; coal mining in order of advancing mining and filling in the direction of filling coal face towards the boundary of the mining area. Method. Pre-excavated return air chute is formed before mining, and auxiliary haulage chute is formed by cutting end coal by shearer with the advance of mining face. This mining method is simple in technology, feasible, technically achievable full-mining area without pillars and high recovery rate. It not only solves the technical problem of continuous tension in retrogressive mining, but also realizes rapid production through advancing layout along with filling face while making safe and rapid mechanized mining of \three below\ difficult coal seams become reality.

【技术实现步骤摘要】
一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法
本专利技术属于综合机械化无煤柱开采“三下”难采煤层群采煤
，具体是一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法。
技术介绍
我国“三下”难采煤层资源分布广泛，储量大，传统采取留设边界煤柱的开采方法为煤炭资源战略开采埋下了隐患：（1）浪费大量的优质资源，（2）具有自燃倾向煤层中留设的煤柱长期稳定性难保证，（3）干扰矿井采区、工作面布置；矸石、膏体、超高水等其他固体充填方法存在的共性问题是投入高、见效慢且地表沉降效果无法保证；如何实现最经济地解放压置资源且保证控制地表控制效果是目前亟需攻关的技术难点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对村庄下压煤回采导致地表建筑物变形受损的问题，提供一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法。本专利技术采取以下技术方案：一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法，包括以下步骤，A）在采区下部边界开掘采区运输巷及采区辅运巷分别与运输大巷及辅运大巷相连；在采区上部边界开掘采区回风巷与回风大巷相连。B）从采区运输巷及采区辅运巷开切口，由切口处开掘巷道至采区上部边界的采区回风巷，形成预掘区段回风顺槽。C）从采区辅运巷另一侧开切口，并预留集中巷保护煤柱，由切口处开掘巷道至集中巷保护煤柱边界处，形成随掘区段辅运顺槽。D）自集中巷保护煤柱边界处开切眼，形成采煤工作面，并在切眼中布置充填采煤设备；在切眼后方的留巷区段运输顺槽中布置顺槽运煤设备；在切眼后方的留巷区段辅运顺槽中布置干线充填管和设备列车组成充填设备。E）从切眼处前进式推进采煤工作面至采区回风巷保护煤柱，工作面随采随充，巷道以采代掘，实施一个步距的采煤与充填作业。F）随着工作面持续向前推进，在后方采空区进行砌块充填作业，同时替代两旁顺槽的巷旁支护作业。G）工作面持续向前推进的同时，随掘区段辅运顺槽通过采煤机割煤代替巷道掘进，完成顺槽向前延伸的作业。H）重复步骤F、G，继续下一个步距的采煤、充填及巷旁支护作业，直至工作面开采完毕。所述步骤D）中，充填采煤设备包括采煤机、刮板输送机、充填液压支架以及砌块制作模具；顺槽运煤设备包括颚式破碎机、桥式转载机以及带式输送机；充填设备包括干线充填管和设备列车。与现有技术相比，本专利技术有效解决了村庄压煤回采时地表沉降大的问题，且有效改善了地表建筑物的损坏；采用预掘单巷的回采巷道布置方式，有效地减少了工作面投产前的巷道掘进量，工作面准备时间短，初期投资少，矿井可实现快速盈利；通过砌块充填保证了沿空留巷的围岩稳定效果，实现了无煤柱开采，提高了资源回收率，同时省去了巷旁支护这一工序，进一步减少了井下作业量，提高了回采效率。采用以采代掘的方式通过采煤机割煤代替顺槽掘进，减少采煤过程中各工序之间的相互干扰，简化了井下采煤系统。本专利技术由于采用砌块连续充填采空区，充填率高，故充填效果良好。同时充实采空区，杜绝残煤诱发自然灾害，保证了安全回采，并且有效地控制了采场上覆岩层的运动，减小了地表沉陷。在解放建筑物下压煤方面突出了充填率高，控制效果好，接顶效果好的独特技术优势，保障了地面建筑物的安全。附图说明图1是本专利技术的巷道布置图Ⅰ；图2是本专利技术的巷道布置图Ⅱ；图3是本专利技术的工作面布置图；图4是图3I-I剖面图；图中：1-采区运输巷；2-采区辅运巷；3-采区回风巷；4-预掘区段回风顺槽；5-集中巷保护煤柱；6-保护煤柱边界；7-随掘区段辅运顺槽；8-切眼；9-采煤机；10-刮板输送机；11-充填液压支架；12-砌块制作模具；13-留巷区段运输顺槽；14-颚式破碎机；15-桥式转载机；16-带式输送机；17-留巷区段辅运顺槽；18-干线充填管；19-设备列车；20-砌块充填体。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施作进一步的描述：A）在采区下部边界开掘采区运输巷1及采区辅运巷2，与运输大巷及辅运大巷相连；在采区上部边界开掘采区回风巷3，与回风大巷相连。B)从采区运输巷1及采区辅运巷2开切口，由切口处开掘巷道至采区上部边界的采区回风巷3，形成预掘区段回风顺槽4。C)从采区辅运巷2另一侧开切口，并预留集中巷保护煤柱5，由切口处开掘巷道至集中巷保护煤柱边界6处，形成随掘区段辅运顺槽7。D)自集中巷保护煤柱边界处开切眼8，形成采煤工作面，并在切眼8中布置采煤机9、刮板输送机10、充填液压支架11、砌块制作模具12组成充填采煤设备。在切眼8后方的留巷区段运输顺槽13中布置颚式破碎机14、桥式转载机15、带式输送机16组成顺槽运煤设备。在切眼8后方的留巷区段辅运顺槽17中布置干线充填管18、设备列车19组成充填设备。从切眼8处前进式推进采煤工作面至采区回风巷保护煤柱，工作面随采随充，巷道以采代掘，实施一个步距的采煤与充填作业。E）随着工作面持续向前推进，在后方采空区进行砌块充填作业，同时替代两旁顺槽的巷旁支护作业。F)工作面持续向前推进的同时，随掘区段辅运顺槽7通过采煤机割煤代替巷道掘进，完成顺槽向前延伸的作业。G）重复步骤E、F，继续下一个步距的采煤、充填及巷旁支护作业，直至工作面开采完毕。采煤、充填循环作业的具体步骤，采用“三八制”工作安排，两班回采一班检修。首先启动采煤机9，由工作面端部斜切进刀，留三角煤；割煤后，充填液压支架11立即伸出前探梁，防止端面冒矸，同时支架向前顶推刮板输送机10；在支架后方调整砌块制作模具12高度，以适应采高的变化；由干线充填管18向模具内注浆，凝固后形成砌块；采煤机9返回割三角煤，同时启动支架后方活柱，拉移砌块制作模具12，同时完成移架，移架方式为三架成组跟机依次移支；由于工作面的采煤充填作业使用砌块充填，故可起到巷旁支护的作用，维护了两旁顺槽围岩的稳定，分别形成新的留巷区段运输顺槽13及留巷区段辅运顺槽17。同时，两巷中的颚式破碎机14、桥式转载机15、设备列车19、干线充填管18随工作面的推进而移动。辅运顺槽以采代掘；循环以上采煤、充填工序，直至完成整个工作面回采工作。本专利技术方法在紫晟煤矿村庄下压覆2#煤层一采区南翼20101工作面实验取得圆满成功。地表沉降均匀，实测沉降量为32mm，水平变形值为0.46mm/m，属于极轻微损坏；工作面资源回收率达97.6%，解放压置主焦煤资源36.77万吨，创造经济利益约1.1亿元，预计本方法为南翼采区（6个工作面）创造经济效益可达7.5亿元。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法，其特征在于：包括以下步骤，A）在采区下部边界开掘采区运输巷（1）及采区辅运巷（2）分别与运输大巷及辅运大巷相连；在采区上部边界开掘采区回风巷（3）与回风大巷相连；B）从采区运输巷（1）及采区辅运巷（2）开切口，由切口处开掘巷道至采区上部边界的采区回风巷（3），形成预掘区段回风顺槽（4）；C）从采区辅运巷（2）另一侧开切口，并预留集中巷保护煤柱（5），由切口处开掘巷道至集中巷保护煤柱边界（6）处，形成随掘区段辅运顺槽（7）；D）自集中巷保护煤柱边界处开切眼（8），形成采煤工作面，并在切眼（8）中布置充填采煤设备；在切眼（8）后方的留巷区段运输顺槽（13）中布置顺槽运煤设备；在切眼（8）后方的留巷区段辅运顺槽（17）中布置干线充填管（18）和设备列车（19）组成充填设备；E）从切眼（8）处前进式推进采煤工作面至采区回风巷保护煤柱，工作面随采随充，巷道以采代掘，实施一个步距的采煤与充填作业；F）随着工作面持续向前推进，在后方采空区进行砌块充填作业，同时替代两旁顺槽的巷旁支护作业；G）工作面持续向前推进的同时，随掘区段辅运顺槽（7）通过采煤机割煤代替巷道掘进，完成顺槽向前延伸的作业；H）重复步骤F、G，继续下一个步距的采煤、充填及巷旁支护作业，直至工作面开采完毕。...

【技术特征摘要】
1.一种预掘单巷前进式砌块充填采煤方法，其特征在于：包括以下步骤，A）在采区下部边界开掘采区运输巷（1）及采区辅运巷（2）分别与运输大巷及辅运大巷相连；在采区上部边界开掘采区回风巷（3）与回风大巷相连；B）从采区运输巷（1）及采区辅运巷（2）开切口，由切口处开掘巷道至采区上部边界的采区回风巷（3），形成预掘区段回风顺槽（4）；C）从采区辅运巷（2）另一侧开切口，并预留集中巷保护煤柱（5），由切口处开掘巷道至集中巷保护煤柱边界（6）处，形成随掘区段辅运顺槽（7）；D）自集中巷保护煤柱边界处开切眼（8），形成采煤工作面，并在切眼（8）中布置充填采煤设备；在切眼（8）后方的留巷区段运输顺槽（13）中布置顺槽运煤设备；在切眼（8）后方的留巷区段辅运顺槽（17）中布置干线充填管（18）和设备列车（19）组成充填...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋选民，朱德福，加麦生，刘一扬，霍昱名，王仲伦，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14