一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法技术

本发明专利技术涉及一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，属于开采工艺技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法


[0001]本专利技术涉及一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，属于开采工艺

。

技术介绍

[0002]长期以来，煤炭占中国可支配能源生产和消费约
70
％，尽管近年来国家推动能源结构多元化，但煤炭在一次能源生产和消费中的主导地位在很长一段时间内不会改变
。
同时，近年来中国煤炭资源开发重心逐渐由东部向西部转移，以及煤炭产能需求的增加，给西部矿井开发带来了巨大的挑战
。
矿井高产能的需求以及单个工作面不达产的矛盾，以及多工作面同时回采对矿井安全带来了巨大的隐患问题并没有得到解决
。
同时目前西部高产能矿井并没有适用的充填开采方法，既要保证矿井高产能的同时也要保证工作面安全回采作业，西部水资源及地表环境的保护也是重中之重，在此背景下高产能的安全回采的多面并采的矿井充填开采方法的提出显得尤为重要
。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对上述问题提供了一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法
。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，包括如下步骤：
[0006]第一步，确定矿井设计产能及各个工作面生产能力，设计矿井生产规划，确定多个工作面同时开采以达到矿井设计产能要求，根据该矿井的设计产能要求确定该矿井同时生产时的工作面数量
n
；
[0007]矿井为单煤层时，以采区中轴线将采区分为两翼区域；
[0008]将采区上下山布置在采区的中轴线向两翼前进回采或由两翼边界后退回采，
[0009]即进行双翼采区设计，设置双翼对角工作面同时开采；
[0010]矿井为多煤层时，以多层采区中轴线将采区分为两翼区域，
[0011]同样进行双翼采区设计，设置两水平多工作面同时开采；
[0012]第二步，优化设计单层位或多层位多工作面间的采掘运系统，以达到简化系统布置与减小采充间相互影响的目的；
[0013]基于第一步中位于多煤层矿井中不同层位及不同工作面间均共用生产与充填系统；减小采充间相互影响；
[0014]第三步，分析单煤层或多煤层各翼工作面的顶底板及围岩条件，通过理论分析及数值模拟手段进行多面充填并采风险评估，
[0015]通过并采风险评估确定
n
个工作面同时生产是否具有回采危险，同时结合地表控制及冲击地压防治指标，计算得到充填体所需强度及充实率；
[0016]第四步，结合充填需求，确定充填方法：
[0017]根据充填的目的，选择不同的充填方法，充填方法主要包括抛矸充填
、
固体密实充
填
、
综合机械化充填及高孔隙胶结充填；
[0018]其中当以控制地表沉陷及防治冲击地压灾害时应选择高孔隙胶结充填，此方法可无需夯实，快速充填，从而保证工作面安全快速生产；
[0019]第五步，根据充填需求确定充填装备
、
工艺
、
设计充填面参数，不同的充填方法所需的充填关键装备不同；
[0020]第六步，提出多面时空接续设计方式，多层位多工作面并采实现高产高效开采，根据矿井实际工程条件，进行多面并采工作面布置，根据工作面的设计采掘布置
、
工作面的设计长度以及考虑到工作面的生产工艺，确定符合矿井工作面的实际采煤与充填系统；
[0021]第七步，验证并反馈调节多面充填并采生产及充填系统的关键参数及可行性；对于已经确定的各系统参数和各生产工艺在现场工程应用之后，在工作面开采后对现场工程实际达到的充实率
、
岩层控制效果
、
地表沉陷控制效果
、
冲击地压防治效果进行实时监测，对监测结果进行验证是否达到控制要求，并反馈指导实际工程，回采监测反馈形成闭环：
[0022]若满足设计要求则直接可以继续应用；
[0023]若不满足则循环第一至第六步，当充实率未达到设计要求时，应调节充填工艺
。
[0024]本专利技术所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，所述步骤三中单煤层或多煤层选择不同的充填方法时，当以控制地表沉陷及防治冲击地压灾害时应选择高孔隙胶结充填或密实充填；
[0025]当工作面为普采工作面时选择抛矸充填；
[0026]当工作面为综采工作面时选择固体密实充填
。
[0027]本专利技术所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，所述单煤层或多煤层的双翼对角工作面同时开采时，两水平煤层间距至少间隔
50m。
，以减小两水平开采间的相互影响，保证多个工作面的安全开采
。
[0028]本专利技术所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，单煤层或多煤层的双翼对角工作面同时开采时：
[0029]单煤层，位于同一水平工作的两翼开采区为对角且相互错开布置；多煤层时，位于同一水平工作的两翼开采区为对角且相互错开布置，非同一水平工作的上下两翼开采区相互间呈交错或交叉布置；以减小工作面开采间的相互影响，保证多个工作面的安全开采
。
[0030]本专利技术所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，所述的多面时空接续方式为：
[0031]单煤层中以中轴线布局的双翼采区中，两个对角工作面开采结束后，进行另两个相对对角工作面接续开采；等待充填工作面完全稳定；
[0032]多煤层非以中轴线布局的双翼采区中上下相邻的双翼采区中，处于同一水平面的两个对角工作面同时开采，处于非同一水平面的两个对角工作面与相邻的双翼采区对角工作面相互交错或交叉布置，等待上下相邻的双翼采区相邻对角工作面开采结束后，处于非同一水平面对角工作面同时换位置另一工作面；等待充填工作面完全稳定
。
[0033]本专利技术所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，所述第七步中工作面开采后对现场工程实际达到的充实率
、
岩层控制效果
、
地表沉陷控制效果
、
冲击地压防治效果进行实时监测；判断场工程实际达到的充实率
、
岩层控制效果
、
地表沉陷控制效果
、
冲击地压防治效果是否达到控制要求，并将结果反馈用于指导现场实际工程
。
[0034]有益效果：
[0035]本专利技术的多面并采的矿井充填开采方法提出了适用高产能矿井的充填开采方法，创新提出单层采区多面并采和立体空间多面并采的高效开采技术和相应的高效充填技术及装备，突破充填开采影响煤炭生产效率的瓶颈，实现千万吨级以上产能的矿山高效充填开采
。
[0036]本专利技术全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，针对单煤层及多煤层分别提出了工作面布置方式及时空接续方法，优化了采掘运充系统，减小了采充间相互影响，回采监测反馈形成闭环，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，确定矿井设计产能及各个工作面生产能力，设计矿井生产规划，确定多个工作面同时开采以达到矿井设计产能要求，根据该矿井的设计产能要求确定该矿井同时生产时的工作面数量
n
；矿井为单煤层时，以采区中轴线将采区分为两翼区域；将采区上下山布置在采区的中轴线向两翼前进回采或由两翼边界后退回采，以中轴线将采区布局成双翼采区，对双翼采区对角工作面同时开采；矿井为多煤层时，以多层采区中轴线将采区分为两翼区域，设置两水平多工作面同时开采；第二步，优化设计单层位或多层位多工作面间的采掘运系统，以达到简化系统布置与减小采充间相互影响的目的；基于第一步中位于多煤层矿井中不同层位及不同工作面间均共用生产与充填系统；减小采充间相互影响；第三步，分析单煤层或多煤层各翼工作面的顶底板及围岩条件，通过理论分析及数值模拟手段进行多面充填并采风险评估；通过并采风险评估确定
n
个工作面同时生产是否具有回采危险，同时结合地表控制及冲击地压防治指标，计算得到充填体所需强度及充实率；第四步，结合充填需求，确定充填方法：充填方法主要包括抛矸充填
、
固体密实充填
、
综合机械化充填及高孔隙胶结充填；第五步，根据充填需求确定充填装备
、
工艺
、
设计充填面参数；第六步，针对单煤层或多煤层中布置多面并采工作面，多面并采工作面采用多面时空接续方式；第七步，验证并反馈调节多面充填并采生产及充填系统的关键参数及可行性；工作面开采后对现场工程实时监测并反馈指导现场工程，回采监测反馈形成闭环；针对现场工程实时监测的反馈结果：若满足设计要求则直接可以继续应用；若不满足则循环第一至第六步，当充实率未达到设计要求时，调节充填工艺
。2.
根据权利要求1所述的全矿井填充的多面并采高产高效开采方法，其特征在于：所述步骤三中单煤层或多煤层选...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢和平，张吉雄，李存宝，高峰，周楠，杨峰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：