一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法技术

本发明专利技术涉及一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法，包括步骤：a.在工作面倾向上部掘进回风巷道，在工作面倾向下部掘进运输平巷和辅助平巷；b.超前工作面回采区域，自辅助巷道向工作面上方的顶板内钻进沿倾向的定向注浆钻孔，定向注浆钻孔水平段位于工作面上方顶板岩层内；在定向注浆钻孔内放入外径与定向注浆钻孔裸孔直径匹配的注浆管；c.进行工作面回采，当揭露某注浆管时，通过该注浆管进行注浆充填采空区，如此往复直至完成整个工作面随采随充工作。本发明专利技术根据西部矿区高强度开采时的工作面布置方式进行采空区随采随充工作，避免采充干扰，并可提高注浆排矸量。并可提高注浆排矸量。并可提高注浆排矸量。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法


[0001]本专利技术属于煤矸石井下减排领域，具体为一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法。

技术介绍

[0002]煤炭开采在获得资源的同时，也产出了煤矸石，带来了占地、污染等环境问题。随着我国生态文明建设力度不断增强，煤矿区的生态环境保护地位愈发突显。西部是我国煤炭的主产区，高强度开采是该区域煤矿生产的典型特征，由于矿井开采强度大、煤炭产量高，煤矸石排放量也大，带来的环境问题凸显，已成为煤矿区环境保护的重中之重。
[0003]现有技术中提出将煤矸石研磨成粉，在地面施工注浆钻孔至采空区，将煤矸石排入采空区进行煤矸石减排。但是受西部地形影响，地面很难施工钻孔或者说施工的钻孔位置不理想。同时由于西部矿井的煤层埋深普遍较浅，采动充分度大，采空区残存裂隙空间小，可注性差，排矸量有限；而传统的井下充填开采技术生产能力远远达不到西部高强度开采的需求。因此有必要探索一种在不改变原有采煤工艺的基础上还可以大量处理煤矸石的方法，减少采充干扰。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法，包括如下步骤：
[0005]a.在工作面倾向上部掘进回风巷道，在工作面倾向下部掘进运输平巷和辅助平巷；运输平巷和辅助平巷之间留设区段煤柱通过区段联络巷连通，回风巷道和运输平巷开切眼连通；
[0006]优选的，辅助巷道后期作为下一工作面的回风巷道使用。
[0007]b.超前工作面回采区域，自辅助巷道向工作面上方的顶板内钻进沿倾向的定向注浆钻孔，定向注浆钻孔水平段位于工作面上方顶板岩层内；在定向注浆钻孔内放入外径与定向注浆钻孔裸孔直径匹配的注浆管；
[0008]优选的，步骤b中，定向注浆钻孔倾斜段位于区段煤柱上方，自辅助巷道向运输巷道侧倾向。
[0009]优选的，步骤b中，定向注浆钻孔水平段位于直接顶和基本顶的分界面处，且位于基本顶的部分多于位于直接顶的部分。
[0010]优选的，步骤b中，定向注浆钻孔沿着工作面推进方向间隔分布，间距为一个周期来压的距离，且定向注浆钻孔位于周期破断岩块的走向中部。
[0011]优选的，步骤b中，注浆管在水平段内为花管。
[0012]优选的，步骤b中，在本工作面生产时，在辅助巷道内铺设轨道，并且将注浆泵、打孔钻机分别固定于可在轨道上运行的底座上。
[0013]c.进行工作面回采，当揭露某注浆管时，通过该注浆管进行注浆充填采空区，如此
往复直至完成整个工作面随采随充工作。
[0014]优选的，步骤c中，当某注浆管所在的岩块垮落至采空区时，停止该注浆管的注浆工作。
[0015]优选的，步骤c中，注浆材料选择煤矸石研磨成粉后与水拌合的浆体；所述矸石来自井下回采工作面和掘进工作面，并在井下直接研磨成粉，所述水来自井下涌水和井下生产废水。
[0016]优选的，步骤c中，在液压支架后方设置挡护装置。
[0017]有益效果：本专利技术根据西部矿区高强度开采时的工作面布置方式进行采空区随采随充工作，将定向注浆钻孔施工、注浆充填工作布置于辅助巷道内，将定向注浆钻孔沿倾向布置滞后工作面充填，防止采充干扰。定向注浆充填钻孔位于直接顶和基本顶的分界面处、位于周期破断岩块的走向中部保证了注浆充填时间长，注浆覆盖范围广，可以提高注浆充填量。
附图说明
[0018]图1是本专利技术煤矸石井下减排的采空区随采随充工作面平面示意图；
[0019]图2是本专利技术煤矸石井下减排的采空区随采随充工作面走向剖面图；
[0020]图3是本专利技术煤矸石井下减排的采空区随采随充工作面倾向剖面图(未开采段)；
[0021]图4是本专利技术煤矸石井下减排的采空区随采随充工作面倾向剖面图(已采煤段)；
[0022]图中：工作面1、运输巷道2、辅助巷道3、回风巷道4、采空区5、采煤机6、液压支架7、区段煤柱8、区段联络巷9、直接顶10、基本顶11、定向注浆钻孔/注浆管12。
具体实施方式
[0023]下面结合本专利技术实施例中的附图1
‑
4，对本专利技术的技术方案进行更为详细的描述。
[0024]一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法，包括如下步骤：
[0025]a.按照原有高强度开采时的工作面布置方式进行工作面1布置，在工作面1倾向上部掘进回风巷道4，在工作面1倾向下部掘进运输平巷2和辅助平巷3，运输平巷2和辅助平巷3之间留设区段煤柱8，区段煤柱宽15
‑
25m，同时沿走向间隔30
‑
40m掘进区段联络巷9连通运输平巷2和辅助平巷3；回风巷道4、运输巷道2和辅助巷道3的长度与工作面1长度相同，一般在4000m以上，尺寸约为6m宽
×
4m高，辅助巷道3后期作为下一工作面的回风巷道使用；区段联络巷9的尺寸也采用6m宽
×
4m高；同时掘进切眼巷道连通运输巷道2和回风巷道4，并在切眼巷道内布置采煤设备，主要包括采煤机6和液压支架7；图1为工作面推进一段距离后的工作面回采示意图。
[0026]b.回风巷道4原有作用不变，主要用于回风、排矸、排水与运料，回风巷道4底部铺设轨道用矿车运料与排矸；运输巷道2的原有作用不发生改变主要用于运煤，内设皮带输送机，与回采区域的刮板输送机之间通过转载机、破碎机连接；辅助巷道3在原有的行人、进风作用的基础上还增加充填相关的工序。
[0027]原有生产时，辅助巷道3仅在下一工作面开采时，即作为下一工作面的回风巷道使用时，才铺设轨道，本专利技术在本工作面生产时，即其作为辅助巷道使用时即铺设轨道，并且将注浆泵、打孔钻机设备分别固定于可在轨道上运行的底座上，利于注浆泵与打孔钻机的
移动，同时不增加额外的轨道，并减小对辅助巷道底板的破坏。
[0028]本专利技术将定向注浆钻孔的施工场地以及注浆充填场地皆选择在辅助巷道，是基于辅助巷道原有的涉及生产的工序少，且内部没有其他大型设备的条件而进行选择的，在辅助巷道内，行人时间相对集中，主要在交接班时，进风对其他涉及大型设备的生产工序不产生影响，即本专利技术充分利用了原有的工作面设计方案，并不改变原有的生产工序，做到采充互不干涉。
[0029]具体的，超前工作面回采区域，自辅助巷道2向工作面上方的直接顶10和基本顶11的分界面钻进沿倾向的定向注浆钻孔12，定向注浆钻孔12第一段即倾斜段位于区段煤柱8上方，自辅助巷道3向运输巷道2侧倾斜，定向注浆钻孔第二段即水平段位于直接顶10和基本顶11的分界面处，且位于基本顶的部分多于位于直接顶的部分；定向注浆钻孔12水平段的长度与工作面宽度一致，一般约300m左右；定向注浆钻孔的直径优选20
‑
30cm；定向注浆钻孔沿着工作面推进方向即走向间隔分布，间距为一个周期来压的距离，约25
‑
35m之间，且定向注浆钻孔位于周期破断岩块的走向中部，保证每个定向注浆钻孔的注浆时间充足，注浆范围覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石井下减排的采空区随采随充方法，其特征在于，包括如下步骤：a.在工作面倾向上部掘进回风巷道，在工作面倾向下部掘进运输平巷和辅助平巷；运输平巷和辅助平巷之间留设区段煤柱通过区段联络巷连通，回风巷道和运输平巷开切眼连通；b.超前工作面回采区域，自辅助巷道向工作面上方的顶板内钻进沿倾向的定向注浆钻孔，定向注浆钻孔水平段位于工作面上方顶板岩层内；在定向注浆钻孔内放入外径与定向注浆钻孔裸孔直径匹配的注浆管；c.进行工作面回采，当揭露某注浆管时，通过该注浆管进行注浆充填采空区，如此往复直至完成整个工作面随采随充工作。2.根据权利要求1所述的采空区随采随充方法，其特征在于，辅助巷道后期作为下一工作面的回风巷道使用。3.根据权利要求1所述的采空区随采随充方法，其特征在于，步骤b中，定向注浆钻孔倾斜段位于区段煤柱上方，自辅助巷道向运输巷道侧倾向。4.根据权利要求1所述的采空区随采随充方法，其特征在于，步骤b中，定向注浆钻孔水平段位于直接顶和基本顶的分界面处，且位于基本顶的部分多于位于直接顶的...

【专利技术属性】
技术研发人员：轩大洋，马成卫，许家林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：