一種對拉工作面充填采煤工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及應(yīng)用在煤礦的采煤方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種對拉工作面充填采煤工藝，所述充填采煤工藝包括以下步驟：S1.對拉工作面區(qū)域劃分為多階段采場巷道；S2.對第一階段的每條對拉采場巷道依次進(jìn)行煤炭采掘，同時對其進(jìn)行充填，直至完成第一階段的所有采場巷道的開采和充填；S3.采用步驟S2中的充填開采方法，在前一階段的充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，對下一階段的采場巷道進(jìn)行開采和充填，直至完成整個采煤工作面的煤炭開采和充填。本發(fā)明提供一種生產(chǎn)效率較高、資源回收率高、成本相對較低、地表沉降控制效果好、環(huán)境友好的井工煤礦充填開采工藝，該工藝適應(yīng)于各種形狀的壓煤塊段開采。
【專利說明】一種對拉工作面充填采煤工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用在煤礦的采煤方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種對拉工作面充填采煤工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占70%左右，但煤炭資源中“三下”(建筑物下、鐵路下、水體下)壓煤普遍存在且占有較大的比例，傳統(tǒng)“三下”壓煤開采方式存在資源回收率低、對上覆巖層水體及地表環(huán)境破壞嚴(yán)重等弊端，充填開采技術(shù)是“三下”壓煤開采的有效途徑，具有提高“三下”壓煤采出率、減少沖擊地壓和煤層自燃等礦井災(zāi)害、減少開采對覆巖水體及地表環(huán)境破壞等優(yōu)點(diǎn)?！叭隆眽好撼涮铋_采最迫切需要解決的技術(shù)難題是適應(yīng)高效開采的充填開采技術(shù)和廉價高效的充填材料問題。
[0003]現(xiàn)有“三下”壓煤充填開采部分采用旺格維利采煤法(簡稱旺采)。旺采是一種短壁式開采方法。旺采的適用條件為:1、抗壓強(qiáng)度大、埋藏較淺的煤層，對多煤層開采區(qū)，煤層層間距離越大對下層的回采越有利；2、低瓦斯或不易自燃煤層；3、煤層傾角小于8°的近水平煤層；4、大型井田的邊角煤、不規(guī)則區(qū)域和不適宜布置綜采工作面的小型井田；5、頂板中等穩(wěn)定、底板不易軟化的煤層。旺采以其機(jī)械化程度高、生產(chǎn)能力大、資源回收率高、生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、生產(chǎn)管理較為簡單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。
[0004]高水材料充填是近年來發(fā)展起來的新型充填技術(shù)，以其良好的流動性實(shí)現(xiàn)了自流充填，充填漿液凝固后形成充填體可以有效的控制頂板覆巖移動，滿足生產(chǎn)需要。
[0005]以上所述的高水材料充填技術(shù)仍然存在著生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)集中度低等弊端；高水材料的良好流動性同樣導(dǎo)致了工作面密封困難，制約了生產(chǎn)效率的提升。此外，長壁工作面需布置在壓煤塊段規(guī)整的區(qū)域，對于不規(guī)整的區(qū)域壓煤適應(yīng)性較差，且存在前期成本投入較高等問題。
[0006]為了解決以上問題，本發(fā)明做了有益改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一)要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種對拉工作面充填采煤工藝，有效適應(yīng)各種復(fù)雜壓煤塊段的開采需要，實(shí)現(xiàn)高效綠色開采。
[0009](二)技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種對拉工作面充填采煤工藝，包括以下步驟:
[0011]SI將采煤工作面布置為兩翼對稱的對拉工作面區(qū)域，所述采煤工作面在對拉工作面區(qū)域之間形成集中運(yùn)輸巷道，并將所述對拉工作面區(qū)域劃分為多階段采場巷道；
[0012]S2對第一階段的每條采場巷道依次進(jìn)行煤炭采掘，同時對第一階段的每條開采完畢的采場巷道進(jìn)行充填，直至 完成第一階段的所有采場巷道的開采和充填；[0013]S3采用步驟S2中的充填開采方法，在前一階段的充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，再對下一階段的采場巷道進(jìn)行開采和充填，直至完成整個采煤工作面的煤炭開采和充填。
[0014]其中，所述步驟SI中，按照“同一階段在對拉工作面同一翼的相鄰采場巷道之間至少間隔一個采場巷道”的方式進(jìn)行采場巷道的布置。
[0015]進(jìn)一步，步驟SI中，將所述對拉工作面劃分為2?4個階段的對拉采場巷道。
[0016]其中，步驟SI中，在布置完成對拉工作面區(qū)域后，確定工作面采場巷道的寬度和開口角度。
[0017]其中，步驟S2中，每條采場巷道通過連續(xù)采煤機(jī)采煤，利用梭車運(yùn)煤至集中運(yùn)輸巷道的皮帶輸送機(jī)上，運(yùn)出采煤工作區(qū)。
[0018]進(jìn)一步，當(dāng)完成一條采場巷道的開采后，對該條采場巷道進(jìn)行頂板支護(hù)，同時，進(jìn)行另一翼工作面上的采場巷道的開采。
[0019]其中，應(yīng)用所述連采連運(yùn)設(shè)備中的連續(xù)采煤機(jī)按照截割工藝進(jìn)行采掘。
[0020]進(jìn)一步，步驟S2中，所述充填操作具體包括以下步驟:
[0021]采場巷道采掘完畢后，即進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作；
[0022]當(dāng)采場巷道具備“一充一備”的條件后，開始對采場巷道進(jìn)行充填；所述采場巷道充填操作按照“洗管一制衆(zhòng)一充填一洗管一充填完畢”的充填工藝，完成充填操作。
[0023]再進(jìn)一步，所述充填準(zhǔn)備工作，包括以下步驟:
[0024]I)管路布置:根據(jù)采場巷道的頂?shù)装鍢?biāo)高變化剖面圖，布置充填管路和排氣管路，并進(jìn)行管路吊掛連接；然后在采場巷道密閉墻外側(cè)安裝管路控制閥門；
[0025]2 )端頭密閉:修建采場巷道端頭密閉墻，從而使所述采場巷道形成充填密閉空間。
[0026]具體地，步驟SI中，所述對拉工作面適應(yīng)于煤層傾角小于17°的緩傾斜煤層開采，并使所述集中運(yùn)輸巷道的方向與煤層走向一致；所述采場巷道方向與所述集中運(yùn)輸巷道方向成40°?90°的夾角。
[0027](三)有益效果
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):
[0029]1、本發(fā)明是一種生產(chǎn)效率高、資源回收率高、成本相對較低、對上覆巖層水體及地表環(huán)境保護(hù)效果較好的井工煤礦充填開采工藝，該工藝適應(yīng)于各種形狀的壓煤塊段開采。
[0030]2、本發(fā)明結(jié)合高水材料充填效率較高的特點(diǎn)，配合連采成套設(shè)備進(jìn)行對拉生產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮了充填開采系統(tǒng)的效能，不僅可滿足煤礦的規(guī)?；a(chǎn)，大大提高開采效率，而且分階段開采對上覆巖層和地表的擾動大大減小，可以很好的保護(hù)上覆巖層水體和地表建(構(gòu))筑物、是一種環(huán)境友好型的綠色開采方法。
[0031]3、本發(fā)明采用的充填開采可以實(shí)現(xiàn)礦井災(zāi)害的防治，杜絕采空區(qū)瓦斯涌出、突水、積水和煤層自燃等災(zāi)害，是十分理想的煤柱開采方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的旺格維利對拉工作面的采場巷道布置圖；
[0033]圖2為圖1中A區(qū)域的放大圖；
[0034]圖3為B區(qū)域的放大圖；
[0035]圖4為對拉工作面第一階段充填開采完畢狀態(tài)圖。[0036]圖中所示，附圖標(biāo)記清單如下:
[0037]1、集中運(yùn)輸巷道，2、工作面順槽，3、回風(fēng)巷，4、采場巷道，5、連續(xù)采煤機(jī)，6、梭車，
7、皮帶輸送機(jī)，8、采場巷道封堵?lián)鯄Γ?、充填管路，10、控制閥門，11、排氣管路，12、充填采場巷道，13、備充采場巷道，14、充填完畢的采場巷道，15、留設(shè)煤柱。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做一個詳細(xì)的說明。
[0039]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種旺格維利對拉工作面充填采煤工藝，包括以下步驟:
[0040]SI采煤工作面布置:將采煤工作面布置為兩翼對稱的對拉工作面區(qū)域，所述采煤工作面在對拉工作面區(qū)域之間形成集中運(yùn)輸巷道，并且將所述對拉工作面區(qū)域劃分為多階段采場巷道。
[0041]①根據(jù)工作面的地質(zhì)采礦條件，布置兩翼對稱的對拉工作面區(qū)域，并且在對拉工作面區(qū)域之間形成集中運(yùn)輸巷道；
[0042]②確定工作面采場巷道寬度和開口角度，劃分工作面的采場巷道布置；其中，按照“同一階段在對拉工作面同一翼的相鄰采場巷道之間至少間隔一個采場巷道”的方式進(jìn)行采場巷道的布置。
[0043]③根據(jù)工作面煤層及圍巖條件，確定工作面的開采方式，即劃分工作面的開采階段，一般采用2?4階段為宜；即，可將同一階段在對拉工作面同一翼的相鄰采場巷道之間間隔I?3個采場巷道。
[0044]O 4所述對拉工作面設(shè)置呈緩傾斜煤層，煤層傾角小于17°，并使所述集中運(yùn)輸巷道的方向與煤層走向一致；所述采場巷道方向與所述集中運(yùn)輸巷道方向成一定夾角，所述夾角介于40°?90°之間。
[0045]S2對第一階段的每條采場巷道依次進(jìn)行采掘，同時對開采完畢的采場巷道進(jìn)行充填，直至完成第一階段的所有采場巷道的開采和充填；
[0046]其中，每條采場巷道通過連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行開采，利用梭車將煤炭運(yùn)至集中運(yùn)輸巷道的皮帶輸送機(jī)上，運(yùn)出采煤工作區(qū)。
[0047]具體地，在工作面集中運(yùn)輸巷內(nèi)，依次布置連采連運(yùn)設(shè)備:所述連采連運(yùn)設(shè)備包括連續(xù)采煤機(jī)、梭車、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶輸送機(jī)和運(yùn)料鏟車。
[0048]開采操作:所述的旺格維利對拉工作面采煤方式為連續(xù)采煤機(jī)割煤、破煤和落煤，每采完一循環(huán)后便對該條采場巷道進(jìn)行頂板支護(hù)，同時，進(jìn)行工作面另一翼采場巷道的開采。即，連續(xù)采煤機(jī)按照截割工藝進(jìn)行采掘，完成一個截割循環(huán)后，連續(xù)采煤機(jī)及梭車退出所述采場巷道，到另一翼采掘。錨桿鉆車進(jìn)入該條采場巷道進(jìn)行頂板支護(hù)，完成一個循環(huán)進(jìn)度。
[0049]充填操作:
[0050]所述充填操作具體包括以下步驟:
[0051]采場巷道采掘完畢后，即進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作；具體包括:
[0052]I)管路布置:根據(jù)采場巷道的頂?shù)装鍢?biāo)高變化剖面圖，在采場巷道內(nèi)頂板上布置充填管路和排氣管，充填管路和排氣管口均布置在頂板最大標(biāo)高處；然后在采場巷道密閉墻外側(cè)安裝管路控制閥門；
[0053]2)端頭密閉:修建采場巷道端頭密閉墻，從而使所述采場巷道形成充填密閉空間。
[0054]當(dāng)采場巷道具備“一充一備”的條件后，開始對采場巷道進(jìn)行充填；“一充一備”的條件是指:所述采煤工作面上，同一階段采掘工作已經(jīng)有兩條采場巷道完成開采，其中一條可進(jìn)行充填，另一條進(jìn)行充填準(zhǔn)備。
[0055]所述采場巷道充填操作按照“洗管一制衆(zhòng)一充填一洗管一充填完畢”的充填工藝，對該采場巷道一次完成充填作業(yè)。
[0056]S3采用步驟S2中的充填開采方法，在前一階段的充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，對下一階段的采煤巷道進(jìn)行開采和充填，直至完成整個采煤工作面的煤炭開采和充填。
[0057]實(shí)施例一:
[0058]圖2是采場巷道割煤推進(jìn)狀態(tài)圖；圖3是采場巷道充填工藝圖，圖4所示為工作面選用“采一留三”開采方案，即分四個階段進(jìn)行回采時，第一階段充填開采完畢后的狀態(tài)圖。以下結(jié)合附圖對技術(shù)方案進(jìn)一步說明。
[0059]首先，各采煤設(shè)備、配套設(shè)備、工具、輔助材料均處于準(zhǔn)工作狀態(tài)；
[0060]按采煤工藝進(jìn)行采煤準(zhǔn)備；采煤工作面上設(shè)有工作面順槽2和回風(fēng)巷3。
[0061]然后用連續(xù)采煤機(jī)5進(jìn)行割煤、落煤和裝煤，通過梭車6將采場巷道4內(nèi)的煤炭運(yùn)輸至集中運(yùn)輸巷道I的皮帶輸送機(jī)7 ；
[0062]然后，完成一個截割循環(huán)后，連續(xù)采煤機(jī)5退出，錨桿鉆車進(jìn)入進(jìn)行頂板支護(hù)，完成后進(jìn)入下一循環(huán)。
[0063]采場巷道4開采完畢后，布置充填管路9及排氣管路11，工作面端頭安裝控制閥門10等，對兩端頭進(jìn)行用采場巷道密閉擋墻8的修建，形成充填條件。
[0064]當(dāng)具備“一充一備”條件后，開始進(jìn)行充填，如圖3所示，一條充填采場巷道12，一條備充采場巷道13。此時，可對12采場巷道進(jìn)行“洗管一制衆(zhòng)一充填一洗管一充填完畢”的充填工序，多余漿液充填至備充采場巷道13中。
[0065]最后，當(dāng)一個階段充填開采結(jié)束后，如圖4所示，整個采煤工作面上包括充填完畢的采場巷道14和充填完畢的采場巷道之間的留設(shè)煤柱15。待充填體達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，進(jìn)行下一階段的充填開采，直至整個工作面開采完畢。
[0066]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和調(diào)整，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，包括以下步驟: SI將采煤工作面布置為兩翼對稱的對拉工作面區(qū)域，所述采煤工作面在對拉工作面區(qū)域之間形成集中運(yùn)輸巷道，并將所述對拉工作面區(qū)域劃分為多階段采場巷道； S2對第一階段的每條采場巷道依次進(jìn)行煤炭采掘，同時對第一階段的每條開采完畢的采場巷道進(jìn)行充填，直至完成第一階段的所有采場巷道的開采和充填； S3采用步驟S2中的充填開采方法，在前一階段的充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，再對下一階段的采場巷道進(jìn)行開采和充填，直至完成整個采煤工作面的煤炭開采和充填。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，所述步驟SI中，按照“同一階段在對拉工作面同一翼的相鄰采場巷道之間至少間隔一個采場巷道”的方式進(jìn)行采場巷道的布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，步驟SI中，將所述工作面劃分為2?4個階段的采場巷道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，步驟SI中，在布置完成對拉工作面區(qū)域后，確定工作面采場巷道的寬度和開口角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，步驟S2中，每條采場巷道通過連采設(shè)備進(jìn)行開采，通過梭車將煤炭運(yùn)至集中運(yùn)輸巷道的皮帶輸送機(jī)上，運(yùn)出采煤工作區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，當(dāng)完成一條采場巷道的一個采煤循環(huán)后，對該條采場巷道頂板進(jìn)行支護(hù)，同時，進(jìn)行工作面另一翼采場巷道的開米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，步驟S2中，所述充填操作具體包括以下步驟: 1)采場巷道采掘完畢后，即進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作； 2)當(dāng)采場巷道具備“一充一備”的條件后，開始對采場巷道進(jìn)行充填；所述采場巷道充填操作按照“洗管一制衆(zhòng)一充填一洗管一充填完畢”的充填工藝，完成充填操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，所述充填準(zhǔn)備工作，包括以下步驟: 1)管路布置:根據(jù)采場巷道的頂?shù)装鍢?biāo)高變化剖面圖，布置充填管路和排氣管路，并進(jìn)行管路吊掛連接；然后在采場巷道密閉墻外側(cè)安裝管路控制閥門； 2)端頭密閉:修建采場巷道端頭密閉，從而使所述采場巷道形成密閉充填空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對拉工作面充填采煤工藝，其特征在于，步驟SI中，所述采場巷道方向與集中運(yùn)輸巷道方向成40°?90°的夾角。
【文檔編號】E21C41/16GK103821515SQ201410058681
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】王俊杰, 田錦州, 付俊青, 劉鵬亮, 張銀忠, 張剛艷, 趙茂平, 徐乃忠, 曹建波, 顏丙雙, 邊強(qiáng), 崔鋒, 王成真, 孫凱華, 王明, 孫萬明, 申培文, 祝琨 申請人:山西晉煤集團(tuán)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司, 天地科技股份有限公司