全負壓連采連充分步置換“三下”采煤法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦井采煤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)不完全統(tǒng)計，我國生產(chǎn)礦井“三下”壓煤量達143億噸，“三下”壓煤指城鎮(zhèn)、工業(yè)建筑物、鐵路等建筑物下有需要開采的煤炭，所以在城鎮(zhèn)、工業(yè)建筑物、鐵路、水體等建筑物下開采煤炭屬于特殊開采，簡稱“三下”采煤。為了保護城鎮(zhèn)、工業(yè)建筑物、鐵路等建筑物的生態(tài)環(huán)境，防止“三下”采空區(qū)頂板下沉，一般采用充填法管理頂板，將井下掘進矸石充填到采空區(qū)。
[0003]從我國充填實踐來看，充填方法有巷柱式方法和長壁式充填方法；從充填材料有原生矸充填和似膏體充填。如河北金牛能源股份有限公司邢東礦巷柱式矸石充填，榆林市榆陽區(qū)巷柱式放頂煤充填開采，新汶礦區(qū)孫村煤礦采用的似膏體充填，泉溝煤礦采用的炮采矸石充填，濟寧太平礦膏體充填，翟鎮(zhèn)煤礦的綜采支架矸石充填等。
[0004]這些充填開采方法都取得了一定效果，但也存在一些不足。例如，巷柱式充填法無法形成全負壓通風系統(tǒng)安全性差、煤炭回收率低、；長臂工作面充填開采時，充填和生產(chǎn)相互影響、充填材料不足、跑漿威脅工作面、占用綜采充填支架設備多，生產(chǎn)效率低等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了實現(xiàn)“三下”采煤的地表不變形、開采效率高、充填成本低的目的，本發(fā)明提出一種全負壓連采連充分步置換“三下”采煤法。
[0006]一種全負壓連采連充分步置換“三下”采煤法，步驟如下:
[0007]第一步，布置工作面
[0008]首先在“三下”區(qū)段按照常規(guī)的采區(qū)布置方法，掘進出運輸上山巷道和回風上山巷道，按照工作面SO-1OOm的長度確定出運輸順槽和回風順槽的位置；在運輸上山巷道中沿工作面走向掘進運輸順槽，在回風上山巷道中沿工作面走向掘進回風順槽，在采區(qū)邊部掘進切眼；形成該采煤區(qū)段的上行式全負壓通風系統(tǒng)；
[0009]再將整個采煤區(qū)段劃分若干個生產(chǎn)單元，從采區(qū)邊部開始由里向外依次為一單元、二單元……，每個生產(chǎn)單元由3個支巷工作面組成，由里向外依次為第一支巷、第二支巷、第三支巷，支巷將運輸順槽和回風順槽貫通；每條支巷寬度定為5m，兩條支巷之間留設5m寬度煤柱；
[0010]第二步，確定開采順序
[0011]開采順序采用跳采方式，即先從一單元開始、按照一單元、三單元、五單元......依次類推，然后再從二單元開始，按照二單元、四單元、六單元.....、依次類推；
[0012]第三步，生產(chǎn)單元的開采
[0013]第3.1步、布置運輸設備，在運輸順槽中布置煤炭膠帶輸送機，在回風順槽布置矸石皮帶機；
[0014]第3.2步、首先將每個支巷分成上、下兩個分層；采用EBZ160型掘進機掘進第一支巷的上分層，掘進下來的煤炭用可彎曲膠帶輸送機運輸轉(zhuǎn)載至順槽巷道，由煤炭膠帶輸送機轉(zhuǎn)入礦井運輸系統(tǒng)；邊掘進邊進行支護；頂板采用高強錨桿和錨索支護，兩幫采用木錨桿或/和玻璃鋼錨桿并且掛網(wǎng)支護；
[0015]第3.3步、一單元第一支巷上分層掘進完成后，轉(zhuǎn)至第二支巷的上分層繼續(xù)進行掘進；
[0016]同時采用連采機對第一支巷下分層進行后退式臥底回采，回采下來的煤炭用可彎曲膠帶輸送機運輸轉(zhuǎn)載至順槽巷道，由煤炭膠帶輸送機轉(zhuǎn)入礦井運輸系統(tǒng)；
[0017]邊回采邊對兩幫部進行支護，支護方式仍然采用木錨桿/玻璃鋼錨桿并且掛網(wǎng)支護；
[0018]第3.4步、一單元第一支巷下分層回采完成后，同時，第二支巷的上分層完成掘進；此時，再轉(zhuǎn)至第三支巷的上分層進行掘進；
[0019]同時，對第二支巷的下分層進行后退式臥底回采，邊回采邊對兩幫部進行支護；
[0020]同時，對回采完成后的第一支巷充填矸石和似膏體，從而支撐住采空的巷道頂板，此時，在一單元的三條支巷內(nèi)同時進行掘進、回采、充填工作，實現(xiàn)平行作業(yè)；
[0021]所述的矸石和和似膏體的具體充填方法為:
[0022](I)、在支巷的下開口構(gòu)筑磚石封閉門，將下開口封閉，并用鋼管混凝土墩柱加強支護；
[0023](2)、在回風順槽布置矸石皮帶機，將來自井下緩沖矸石倉的矸石轉(zhuǎn)運至待充支巷的上開口處；
[0024](3)、從支巷的上開口進入支巷中，采用拋矸機對支巷進行矸石充填；先由外向里采用前進式充填下分層，再由里向外采用后退式充填下分層；
[0025](4)、按照水:水泥:粉煤灰按1:1:4的比例配制似膏體，經(jīng)攪拌機攪拌均勻后用充填泵和3寸鋼管向矸石縫隙充填，并使似膏體接觸到頂板，保證充填體的初撐力；
[0026](5)、最后以構(gòu)筑磚石封閉門的形式將支巷的上開口封閉。
[0027]第四步，正規(guī)循環(huán)作業(yè)
[0028]—單元第三支巷的上分層掘進完成后，轉(zhuǎn)至三單元第一支巷掘進；
[0029]同時，一單元第二支巷的下分層回采完成，轉(zhuǎn)至第三支巷的下分層回采；
[0030]同時，一單元第一支巷充填完成，轉(zhuǎn)至第二支巷充填矸石和似膏體；
[0031]以此類推，按照第二步確定的開采順序進行，至整個區(qū)段的生產(chǎn)單元回采、充填完畢；
[0032]第五步，待頂板壓力穩(wěn)定后，再采用連采機由里向外依次回采留設的煤柱；在回收煤柱過程中，根據(jù)井下礦壓觀測和地表移動觀測的結(jié)果，確定是否對回收煤柱后形成的采空巷道進行充填，如果需要充填，按照上述第3.4步中矸石和似膏體的具體充填方法進行。
[0033]本發(fā)明的積極效果是:
[0034]1、從整個技術(shù)方案看出，本發(fā)明首先方出工作面，實現(xiàn)全負壓通風，再分成若干生產(chǎn)單元和支巷，采用連采機進行支巷上分層掘進支護、采用連采機進行支巷下分層回采出煤、采用充填保護煤柱、留設煤柱支撐頂板；待充填形成一定的支撐力時再進行二次回收煤柱、實行完全不垮落法管理，確保生態(tài)環(huán)境不受破壞；
[0035]2、本發(fā)明從空間上將掘、采、充三個工序分布到不同支巷，進行了有效隔離、互不影響、安全程度大大提升；采用充填矸石膠帶輸送機和拋矸機在回采完畢后的支巷內(nèi)充填，實現(xiàn)采充平行作業(yè)；運煤系統(tǒng)和充填系統(tǒng)分別為兩套單獨的系統(tǒng)，運煤系統(tǒng)負責回采支巷的煤炭運輸；充填系統(tǒng)負責回采完畢后支巷的充填物料的運輸，兩套系統(tǒng)互不影響，分工明確，平行作業(yè)，提高了運煤和充填的工作效率；總之，掘、采、充全部同時并行作業(yè)和機械化連續(xù)作業(yè)，大大提高了生產(chǎn)能力；3、由于采用這種生產(chǎn)方式，工作面實現(xiàn)了區(qū)段之間的無煤柱開采，上一區(qū)段工作面的運輸順槽即可保留為下一區(qū)段工作面的回風順槽，下一區(qū)段只需要掘進一條運輸順槽和切眼即可形成工作面，最終實現(xiàn)無殘余煤柱開采，資源回收率尚;
[0036]4、生產(chǎn)系統(tǒng)簡單、設備占用少，人員占用少、人工效率高，生產(chǎn)管理簡單、安全程度尚O
【附圖說明】
[0037]圖1是實施例的平面布置示意圖；
[0038]圖2是實施例的掘進第一支巷上分層的示意圖；
[0039]圖3是實施例一單元的平行作業(yè)示意圖；
[0040]圖4是實施例的支巷支護示意圖。
【具體實施方式】
[0041]—種全負壓連采連充分步置換“三下”采煤法，如圖1所示步驟如下:
[0042]第一步，布置工作面
[0043]如圖1所示，首先在“三下”采煤區(qū)段4按照常規(guī)的采區(qū)布置方法，掘進出運輸上山巷道2和回風上山巷道1，按照工作面SO-1OOm的長度確定出運輸順槽10和回風順槽3的位置；在運輸上山巷道2中沿工作面走向掘進運輸順槽10，在回風上山巷道I中沿工作面走向掘進回風順槽3，在“三下”采煤區(qū)段4邊部掘進切眼5 ;形成該采煤區(qū)段的上行式全負壓通風系統(tǒng)；
[0044]再將整個“三下”采煤區(qū)段4劃分若干個生產(chǎn)單元，從區(qū)段邊部開始由里向外依次為一單元、二單元.....，每個生產(chǎn)單元由3個支巷工作面組成，由里向外依次為第一支巷
6、第二支巷7、第三支巷8，支巷將運輸順槽10和回風順槽3貫通，每條支巷寬度定為5m，兩條支巷之間留設5m寬度煤柱9 ；
[0045]第二步，確定開采順序
[0046]開采順序采用跳采方式，即先從一單元開始、按照一單元、三單元、五單元......依次類推，然后再從二單元開始，按照二單元、四單元、六單元.....、依次類推；
[0047]第三步，生產(chǎn)單元的開采
[0048]第3.1步、布置運輸設備，在運輸順槽10中布置煤炭膠帶輸送機13，在回風順槽3布置矸石皮帶機16 ；
[0049]第3.2步、如圖2所示，首先將每個支巷分成上、下兩個分層；采用EBZ160