專利名稱：急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采煤法，具體地說，涉及一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法。
背景技術(shù)：
當開采急傾斜近距離煤層群時，由于煤層傾角超過頂?shù)装鍘r石移動角，煤層開采后，煤層頂板、底板都可能發(fā)生移動垮落，上、下部煤層的開采都會產(chǎn)生較大的相互影響，破壞未開采煤層的頂、底板的完整性，不利于相鄰煤層的開采。在工作開采層中，井內(nèi)的頂架支撐力度不強，這和急傾斜煤層松軟有關(guān)，所以要加強頂架的力度支撐性，若不及時支護或支護措施不力，將發(fā)生片幫或引發(fā)端頭事故。開采急傾斜煤層時的垮落帶、裂隙帶及下沉帶的分布與緩傾斜、傾斜煤層正好相反。同時由于生產(chǎn)能力小，受開采技術(shù)、經(jīng)濟和客觀地質(zhì)條件限制，難于采用先進的頂板管理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，可以實現(xiàn)急傾斜煤層的安全生產(chǎn)，同時可以解決井下煤礦生產(chǎn)矸石的處置問題。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其步驟為(I)首先在采煤前布置巷道。斜坡巷道沿俯偽面按23° 25°角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回采。(2)其次采用柔性掩護支架采煤法采煤。采面選用柔性掩護支架，柔性掩護支架間使用背板背緊，并采用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將采空區(qū)的矸石與采場空間隔開。(3)最后對采空區(qū)進行矸石充填。進一步的，柔性掩護支架采煤法的步驟包括(I)落煤布置炮眼采用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大于1.0m，坎子高度不大于1.2m, IOm 一個循環(huán)；其中，打眼順序由下向上，風水管路由上部拉下，隨打眼隨往上拉，并吊掛好，打眼和裝藥平行作業(yè)，裝藥滯后打眼2m以上。裝藥采用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少于O. 4m炮土，每眼裝藥2條。⑵攉煤由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤。(3)調(diào)整下放柔性掩護支架隨著出煤，支架在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降。(4)拆除、延續(xù)柔性掩護支架一個循環(huán)完成后，開完下眼口向上推采5m以上，尾架下放到位后，拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架，保持尾架長度符合規(guī)定，拆下來的柔性掩護支架運至上倉頭續(xù)接。進一步的，矸石充填步驟包括(I)翻矸將矸石翻在斜坡皮帶上，其中，將大于400mm的矸石砸開。(2)運輸在皮帶機尾堆積矸石，使用耙礦絞車把矸石充填在采空區(qū)。(3)耙矸耙礦絞車安裝在皮帶機尾向外的地點。(4)充填使用耙斗吊起矸石后翻在工作面采空區(qū)，在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區(qū)最遠端，保證正常通風。進一步的，柔性掩護支架優(yōu)選11# “工”字鋼加工的1. 6m的柔性掩護支架。進一步的，矸石充填時上倉頭每隔20米更換一次充填點，更換時重新安裝絞車吊裝錨桿，重新固定所述皮帶機尾。進一步的，采面的上倉頭與上順槽采用弧形過渡，距上倉頭5m內(nèi)坡度不得大于18°，最上倉的上倉頭IOm范圍內(nèi)立撐間距不大于lm。進一步的，下順槽錨網(wǎng)支護處巷道高度彡1. 6m，采面的上倉頭5m范圍內(nèi)響炮時，放炮地點在下倉頭以下的巷道中。進一步的，從變坡點起過渡段的長度為O 3. Om,進一步的，在工作面上順槽IOm范圍內(nèi)的柔性掩護支架> 6架。進一步的，從變坡點起尾架長度3-5m，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im打一根立撐并墊防滑墊，尾架處至少存在一根有效橫撐。本發(fā)明的技術(shù)效果如下1、本發(fā)明可以實現(xiàn)急傾斜煤層的安全生產(chǎn)。2、本發(fā)明以矸石置換能源的目的，可以解決井下煤礦生產(chǎn)矸石的處置問題，避免了矸石提升所帶來的運輸緊張、地面環(huán)境污染和占地問題。3、本發(fā)明可以提高資源回收率、保護生態(tài)環(huán)境、促進礦區(qū)和諧發(fā)展。


圖1為急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法示意圖。圖中，1-巷道；2_采空區(qū)；3_柔掩支架；4-頂板；5-底板；6-絞車；7-耙斗；8-皮帶機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細描述。(1)巷道布置及施工順序根據(jù)地質(zhì)實際情況和工程布置，將工作面布置為5個倉由西向東推進，斜坡巷道I沿俯偽面按23° 25。角布置。施工順序遵守沿傾向由上至下，沿走向自西向東回采，先回采2#倉，隨著推采依次與3#、4#、5#、i#倉接倉形成多倉回采。(2)采煤方法及采煤工藝①采煤方法根據(jù)煤層賦存條件和實際揭露的煤層情況，采用柔性掩護支架采煤法，具體步驟和參數(shù)如下坎子高度不大于1. 2m(法線)；工作面坡度在23° 25°且坡度保持一致；收尾時坡度調(diào)整為25° 27° ;距上倉頭5m范圍內(nèi)，坡度不大于18°。尾架長度從變坡點開始計算尾架長度3-5m。使尾架變坡點后成水平狀，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im必須打一根立撐，尾架立撐可不戴帽，但必須墊防滑墊。尾架處至少存在一根有效橫撐。上、下倉同時推采時，從變坡點計算，上倉的下端頭與下倉的上端頭錯距不得大于3m，并保證上倉超前下倉。上端頭推采時及時將柔性掩護支架延續(xù)到位，且柔性掩護支架安過變坡點2 3架。工作面推采時必須保證推采進度、坡度保持一致。②支護形式斜坡、運輸平巷選用“金屬網(wǎng)+鋼帶+樹脂錨桿+錨索支護”，采用金屬支架加固。采面支護選用11# “工”字鋼加工1. 6m柔性掩護支架3進行支護。柔性掩護支架3間使用背板背緊，采用6根直徑26 28mm的鋼絲繩將柔性掩護支架3連接成一個柔性掩護整體，由此將采空區(qū)2的矸石與采場空間隔開，采面內(nèi)必須使用同一型號的鋼絲繩，鋼絲繩接頭要錯開，3m之內(nèi)相鄰兩根鋼絲繩不能有兩個以上的接頭；鋼絲繩接頭處要搭接2m以上，并使用不少于8個卡子卡牢，卡子必須與繩匹配。第一、四根使用雙鋼絲繩。柔性掩護支架3密度為6架/m。柔性掩護支架3要垂直頂板4安裝，不得歪扭，迎山角5 7°。每架都要與鋼絲繩連接牢固，鋼絲繩必須拉緊、拉直，螺絲必須擰緊。采面內(nèi)正常推幫時，除上下倉頭5m范圍內(nèi)以外的其它地點坡度為23° 25。，坡度要保持一致。上倉頭續(xù)架時，密架安過變坡點2 3架。工作面上順槽距上倉頭，下順槽距下倉頭，中間溜煤眼距中間下煤口各不少于20m范圍內(nèi)打好超前支護。支護形式為錨網(wǎng)支護時斜坡頂板4側(cè)10m、底板5側(cè)20m范圍內(nèi)采用一根單體柱加一根絞接梁加固，絞梁上銷，使之連成一體；支護形式為金屬支架時，每個架頭打一根立撐，立撐用舊鐵道(或單體柱)。上順槽平巷采用錨網(wǎng)索加噴漿進行支護。在距口 20米范圍內(nèi)煤層底板5側(cè)打單體柱加木剁進行加固，間距不大于1. 0m。③采煤工藝主要生產(chǎn)過程有落煤(打眼、放炮)、攉煤、調(diào)整下放支架、拆除延續(xù)支架、矸石充填等。落煤根據(jù)煤層硬度、厚度和采場周圍壓力情況、采煤工藝布置炮眼，采用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大于1. Om,坎子高度不大于1. 2m,正常情況下IOm —個循環(huán)。裝藥數(shù)量每眼裝藥2條。根據(jù)推采處頂?shù)装?及地質(zhì)條件決定火藥用量，但最多不得超過3條。封泥用量要裝填長度不小于O. 5m，封泥外剩余炮眼部分用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性松散材料制成的炮泥封實。受工作面條件限制局部地段無法按以上規(guī)定布置炮目艮，適當增減工作面炮眼數(shù)量和裝藥的數(shù)量，調(diào)整炮眼角度及深度，以崩落煤炭能正常下放支架為宜。裝藥結(jié)構(gòu)采用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少于O. 4m炮土。打眼順序由下向上，風水管路盡量由上部拉下，隨打眼隨往上拉，并吊掛好，打眼和裝藥平行作業(yè)，裝藥滯后打眼2m以上。攉煤由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤。且必須嚴格執(zhí)行邊扒煤邊打立撐，扒一棵打一棵立撐。先扒頂板4側(cè)的煤，打好立撐，扒煤時注意頂板4情況，發(fā)現(xiàn)有漏矸及時躲避，安全后重新劃背。扒煤時前方浮煤不能出現(xiàn)明顯的陡坎。調(diào)整下放柔性掩護支架3 :隨著出煤，柔性掩護支架3在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降，派專人對支架進行調(diào)整，利用邁步支撐有目的的控制支架的沉降速度、沉降位置及支架形態(tài)。如果柔性掩護支架3仰時，要打橫撐，控制支架；如發(fā)現(xiàn)柔性掩護支架3在下落后有可能造成趴架，此時要把橫撐邊卸壓邊調(diào)整，并打好立撐；如發(fā)現(xiàn)柔性掩護支架3在下落后有可能造成仰架，要把原立撐邊卸壓邊調(diào)整，并打好橫撐，然后再下放柔性掩護支架3。防止在架腳三角區(qū)漏矸，扒一顆柱距時及時將柔性掩護支架3下放到位，嚴禁三角區(qū)面積大，扒完煤后臺階處不許出現(xiàn)明顯坎子，將臺階形成斜坡，使柔性掩護支架3下放下來，以減少三角區(qū)面積。拆除、延續(xù)柔性掩護支架3 :—個循環(huán)完成后，開完下眼口向上推采5m以上，尾架下放到位后，要拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架3，保持尾架長度符合規(guī)定，拆下來的柔性掩護支架3運至上倉頭續(xù)接。(3)矸石充填矸石充填地點選擇在工作面上順槽。主要充填過程有翻矸、運輸、耙矸、充填。①翻矸各水平使用側(cè)斜式礦車將矸石運輸至工作面的翻矸地點，將矸石翻在斜坡皮帶上。矸石不能完全翻出時可使用長把工具清理。翻矸時要打好車別子，一次只允許翻一輛車。皮帶機8外的矸石可使用鐵鍬攉在皮帶機8上，大于400mm的大塊必須使用大錘砸開。②運輸矸石經(jīng)溜煤斜坡的皮帶至上順槽西溜子巷皮帶翻至皮帶機8尾下放堆積，在使用耙礦絞車6把矸石充填在采空區(qū)2。③耙矸耙礦絞車6安裝在皮帶機8尾向外的地點。上倉頭每隔20米更換一次充填點。更換時必須重新安裝絞車6吊裝錨桿。重新固定皮帶機8尾。④充填矸石使用耙斗7吊起后翻在工作面采空區(qū)2。充填區(qū)域為上倉頭柔掩支架向里3米以內(nèi)的地方。在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區(qū)最遠端，保證正常通風。此外，在采用本發(fā)明的采煤法采煤時，還需要注意以下施工工藝(I)上倉頭管理采面上倉頭與上順槽采用弧形過渡，不許有坎子，距上倉頭5m范圍內(nèi)坡度不得大于18°。最上倉上倉頭IOm范圍內(nèi)立撐間距不大于lm。為了防止上倉頭密架末端在響炮、扒煤時自行下沉，必須采取如下措施①上巷支護為錨網(wǎng)支護，加工制作連接鏈，密架1#、2#繩使用卡子卡緊，另一端與密架末端重疊以外第一根錨桿連接。②上倉頭續(xù)架時，距上倉頭15m范圍內(nèi)續(xù)架與推采不得平行作業(yè)。上倉頭續(xù)架時，密架安過變坡點2-3架，不許拆除上風巷支護。每次推采到上倉頭后，必須及時延續(xù)支架，嚴禁兩次推采后再延續(xù)支架。上倉頭續(xù)架時盡可能采用手鎬或風鎬刨，若需要響炮進行處理時，眼深不超過1. Om,每眼裝藥量不大于I條，眼數(shù)不超過4個。支架必須安裝牢固，支架間距一致，架與架之間用樹脂背板間隔嚴實、壓緊合縫。操作時，將該繩上除首端以外的所有螺栓擰松，用倒鏈將繩拉緊后，再將螺栓擰緊，每根繩依次進行。(2)上、下順槽及過渡段管理①上、下順槽錨網(wǎng)支護處巷道I高度不得小于1. 6m，采面上倉頭5m范圍內(nèi)響炮時，放炮地點只準選擇在下倉頭以下的巷道I中，嚴禁在上風巷放炮。②在推采過程中要保證從變坡點算起，過渡段的長度為O 3. O米。若兩倉對口，要在下倉的上口處設置好擋煤(矸)設施，用竹排子或溜子板將下倉的上口擋住，高度為巷道I高的三分之一，防止上倉的煤砰落入下倉傷人。過渡段及各倉眼口處同時打兩根立撐和兩根斜帽撐支護頂板4。支架未落到位或懸空時，要打兩根橫撐，并將三角區(qū)劃背牢靠。柔掩工作面?zhèn)溆貌牧弦?guī)定在工作面上順槽IOm范圍內(nèi)必須備齊不少于6架適用柔性掩護支架3、3塊木釬子(竹排子)、48個螺絲、48個螺母和24塊壓板，2部手拉葫蘆。上倉頭5米范圍內(nèi)備齊2根適用單體柱。每個坎子下5m范圍內(nèi)必需備齊1. 4 2. 5m的備用單體柱2根，備用的單柱可打在柔性掩護支架3上，嚴禁放在煤里。下倉頭及溜子巷要各有一部手拉葫蘆。③開眼口要求開眼口 5m范圍內(nèi)推采時要加強支護，打好橫、立撐，立撐間距不大于lm，眼口上的對立撐要穿鞋(兩塊舊木板)。開眼口時，拆除溜煤道眼口“錨網(wǎng)”支護前，要打I 2根斜撐管理頂板4，并支設立撐控制好眼口上方倉內(nèi)的柔性掩護支架3。開眼口拆錨網(wǎng)長度以不大于工作面循環(huán)進度為準，拆錨網(wǎng)時打兩根單體柱加固眼口舌尖。用雙單體柱包角，把金屬網(wǎng)包捆在單體柱上。使用專用工具拆除順槽巷道I錨網(wǎng)的托盤和螺母，拆下的錨網(wǎng)及托盤螺母及時運走。開眼口底腳面積大時，防止漏矸，需要及時使用物料劃背好，并打橫撐進行支撐。(3)下倉頭管理①尾架長度從變坡點開始計算，尾架長度3_5m。使尾架變坡點后成水平狀，尾架高度不低于1. 2m，尾架每隔Im必須打一根立撐，尾架立撐可不戴帽，但必須墊防滑墊。尾架處至少存在一根有效橫撐。②尾架每間隔Im必須打一根立撐。立撐與支架間要采取防滑措施，使用防滑木板或防滑膠墊。尾架仰架時，可根據(jù)需要加打I 2根橫撐。尾架末端必須采用立撐(舊鐵道或單體柱)和木板進行封閉。封閉規(guī)定在頂板4側(cè)打立撐加固，立撐必須牢固可靠，立撐不戴帽。必須下底梁，底梁兩端必須伸出支架和頂板4立撐外。立撐上端必須過肩，長度不小于100mm，并緊靠支架。立好撐后，再用木板劃嚴。③在尾架的1#、2#繩上各卡4個卡子，防止支架沿繩滑動，為了能使卡子卡牢，2#繩上卡子處要附一根O. 2m長的短繩。④拆除尾架要求拆架前，先拉底，清凈雜物，保證巷道I暢通，巷道I高度不小于1.2m,邊拉底邊檢查點撐牢固程度，不合格立即補撐。拆架子時，先松支架下邊的3根繩，且最多松4架，頂繩一次只松開I架，并設好檔矸木。拆出的支架必須運到口 IOm外，然后再拆第二架。要使用倒鏈將支架拆出，若支架被卡住，可用不小于1. 5m的橇棍將支架橇開，再用倒鏈將支架拉出，不得用手直接去拽支架。拆架時，人員必須站在有可靠支護的掩護下進行操作。拉倒鏈時，人員要側(cè)身站在距被拆支架2m以外的安全地點。倒鏈掛在有點撐支的支架上，點撐打在頂繩的壓板上，柱腳必須蹬在硬煤上。尾架處至少打一根橫撐進行加固，防止仰架后漏矸，拆尾架時嚴禁放煤矸。
權(quán)利要求
1.一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于， (1)首先在采煤前布置巷道斜坡巷道沿俯偽面按23° 25。角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回采； (2)其次采用柔性掩護支架采煤法采煤其中，采面選用柔性掩護支架，所述柔性掩護支架間使用背板背緊，并采用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將采空區(qū)的矸石與采場空間隔開； (3)最后對采空區(qū)進行矸石充填。
2.如權(quán)利要求1的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，柔性掩護支架采煤法的步驟包括 (I)落煤 布置炮眼采用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大于1. Om，坎子高度不大于1. 2m,IOm —個循環(huán)；其中，打眼順序由下向上，風水管路由上部拉下，隨打眼隨往上拉，并吊掛好，打眼和裝藥平行作業(yè)，裝藥滯后打眼2m以上； 裝藥采用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少于O. 4m炮土，每眼裝藥2條； (5)攉煤 由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤； (6)調(diào)整下放柔性掩護支架 隨著出煤，支架在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降； (7)拆除、延續(xù)柔性掩護支架 一個循環(huán)完成后，開完下眼口向上推采5m以上，尾架下放到位后，拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架，保持尾架長度符合規(guī)定，拆下來的柔性掩護支架運至上倉頭續(xù)接。
3.如權(quán)利要求2的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，矸石充填步驟包括 (5)翻矸 將矸石翻在斜坡皮帶上，其中，將大于400mm的矸石砸開； (6)運輸 在皮帶機尾堆積矸石，使用耙礦絞車把矸石充填在采空區(qū)； (7)耙矸 耙礦絞車安裝在皮帶機尾向外的地點； (8)充填 使用耙斗吊起矸石后翻在工作面采空區(qū)，在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區(qū)最遠端，保證正常通風；
4.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，柔性掩護支架優(yōu)選11# “工”字鋼加工的1. 6m的柔性掩護支架。
5.如權(quán)利要求3，的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，矸石充填時上倉頭每隔100米更換一次充填點，更換時重新安裝絞車吊裝錨桿，重新固定所述皮帶機尾。
6.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，采面的上倉頭與上順槽采用弧形過渡，距上倉頭5m內(nèi)坡度不得大于18°，最上倉的上倉頭IOm范圍內(nèi)立撐間距不大于lm。
7.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，下順槽錨網(wǎng)支護處巷道高度>1. 6m，采面的上倉頭5m范圍內(nèi)響炮時，放炮地點在下倉頭以下的巷道中。
8.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，從變坡點起過渡段的長度為O 3. Om,
9.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，在工作面上順槽IOm范圍內(nèi)的柔性掩護支架> 6架。
10.如權(quán)利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其特征在于，從變坡點起尾架長度3-5m，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im打一根立撐并墊防滑墊，尾架處至少存在一根有效橫撐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種急傾斜煤層柔性掩護支架采空區(qū)矸石充填采煤法，其步驟為首先在采煤前布置巷道，斜坡巷道沿俯偽面按23°～25°角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回采；其次采用柔性掩護支架采煤法采煤，采面選用柔性掩護支架，柔性掩護支架間使用背板背緊，并采用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將采空區(qū)的矸石與采場空間隔開；最后對采空區(qū)進行矸石充填。通過本方法，可以實現(xiàn)急傾斜煤層的安全生產(chǎn)，同時可以解決井下煤礦生產(chǎn)矸石的處置問題。
文檔編號E21F15/00GK103061764SQ201210540160
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者耿養(yǎng)謀, 張偉, 馬植勝, 相嘯宇, 于福國, 周彥軍, 孫春歧, 王忠武, 蔡來生, 王新華, 景源, 袁正俊, 王雷, 高立增, 趙兵, 李萬清, 李忠學, 崔濤 申請人:北京昊華能源股份有限公司