[發(fā)明專利]煤礦采空區(qū)隨采隨充充填方法

無效

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• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102230396A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;夏洪春;宋振騏;趙曉東;彭林軍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F15/04
• 代理公司: 大連智慧專利事務(wù)所 21215
• 代理人: 周志艦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦開采的采空區(qū)治理方法，具體涉及一種適用于多種煤層開采的、特別適合于中厚煤層開采的煤礦采空區(qū)隨采隨充填方法，在開采過程中控制減少工作面的頂板下沉，減輕礦壓顯現(xiàn)。

背景技術(shù)

煤礦采空區(qū)的充填可以減少地下開采對地面造成的沉陷危害.減輕井下巷道和工作面受采動影響，便于頂板管理，有利于改善巷道維護及運輸、通風和瓦斯管理，而且對煤礦控制重大事故和沉陷環(huán)境災害，實現(xiàn)安全生產(chǎn)、節(jié)能減排等具有重要意義。

充填方法主要有：

①水力充填法是采用水力輸送方式，通過充填管路將充填料漿送入采空區(qū)進行充填的工藝；充填料漿具有良好的流動性；地表減沉效果好于風力充填和矸石自溜充填。

②風力充填采煤法是利用壓縮空氣的風壓，將充填材料通過垂直管路輸送到井下貯料倉，然后由普通輸送機輸送到采空區(qū)風力充填機，風力充填機利用風壓，通過充填管道將充填材料輸送到采空區(qū)進行充填；與水力充填相比，優(yōu)點是充填系統(tǒng)較為簡單，沒有排水、排泥系統(tǒng)。

③粉煤灰充填是將熱電廠燃燒煤炭產(chǎn)生的高濃度粉煤灰膠結(jié)充填隨采隨充，系統(tǒng)充填能力比河砂充填提高50％，無堵管事故。

④矸石自溜充填是當煤層傾角較大時，采用矸石自溜充填法對采空區(qū)進行充填，改善了急傾斜近距離煤層開采的頂板管理；可以和多種采煤方法配合使用，充填設(shè)備簡單，不需要專用設(shè)備。

⑤矸石帶狀充填是沿工作面開切眼或推進方向，每隔一定距離壘砌一個矸石帶來支撐頂板，以達到減少地表下沉的目的。

⑥采空區(qū)冒落矸石空隙注漿充填是利用冒落帶特性，在采空區(qū)冒落矸石之間的空隙未被壓實之前，由鉆孔向離層空間注漿，具有固化功能的細粒級漿體填充離層和冒落空間，在有限的時間內(nèi)充填材料與冒落矸石膠結(jié)后，形成固化體與冒落的巖塊共同支撐上覆巖層，起到減緩地表變形的作用。

⑦膏體膠結(jié)充填是把煤礦的矸石、粉煤灰、工業(yè)爐渣、河砂等加工成不脫水的牙膏狀漿體，此漿體為不析水的物料集合體。在充填泵的作用下通過管道輸送到井下，及時充填采空區(qū)，形成以膏體為主的膠結(jié)充填體支撐上覆巖層，充填強度高、井下不脫水，有效控制地表沉陷，提高資源采出率。

⑧煤礦似膏體充填：似膏體充填料漿具有水力充填料漿良好的流動性，又具有膏體充填強度高、井下不脫水的優(yōu)點，應用“似膏體”材料進行充填，稱為“似膏體充填”；提高了充填效率，提升了安全水平。

存在以下主要問題：

①水力充填：浪費水資源，并造成采空區(qū)積水隱患。

②風力充填：充填費用高，充填密度不及水力充填；風力充填成本約為水力充填成本的117～215倍，地表減沉效果不如水力充填。

③粉煤灰充填：充填強度低、井下脫水、粉煤灰壓縮率較大、井下排水污染環(huán)境。

④矸石自溜充填：增加了采、運矸石系統(tǒng)和設(shè)備，充填成本高、降低回采工效，充填能力低，減沉效果不明顯；不如水力和風力充填。

⑤矸石帶狀充填：充填過程中如遇矸石料不足的情況，需要挑頂取料，增加了工人的勞動強度，特別是施工速度緩慢，影響工作面的推進速度和產(chǎn)量。

⑥煤礦似膏體充填：充填材料在工作面開采頂板已經(jīng)發(fā)生冒落后，再注入采空區(qū)充填離層與冒落空間，因而是一個被動的減少巖層沉降的方法，不能從根本上控制頂板的運移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種煤礦采空區(qū)隨采隨充充填方法，即沿工作面推進方向，在工作面推進后直接頂冒落前，于工作面內(nèi)利用泵送似膏體充填材料，充填若干條帶狀支撐墻，解決上述方法存在的問題。

具體施工工藝方法是：

1.根據(jù)工作面(11)開采條件、依據(jù)理論計算確定工作面(11)布置帶狀充填支撐墻(10)的數(shù)量、寬度參數(shù)；

①開采條件包括：煤層開采厚度、埋藏深度；煤層頂板巖石主要物理力學參數(shù)：抗壓強度、抗拉強度；開采工作面(11)長度；工作面支護裝備(6)控頂距離；長壁開采工藝：長壁普采、綜采；

②本方法適用于煤層開采厚度為1.5m～4m的所有長壁開采工藝；

③充填支撐墻(10)的數(shù)量與工作面(11)長度與頂板巖性、工作面支護裝備(6)控頂距離有關(guān)，布置12組～20組，組間距不小于5m；

④充填支撐墻(10)的寬度主要根據(jù)單個支護架的寬度確定，為1.5m～3m。

2.根據(jù)工作面(11)開采工藝，準備似膏體材料(2)、充填泵(4)、充填管道及附件；