[發明專利]一種薄煤層破碎頂板拖管式充填方法

有效

• 申請號: 201110457709.0
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102444420A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 張新國;王華玲;卿熙宏;韓汝軍;王勝清;劉音;江寧;江興元;陳紹杰;尹立明;劉進曉;常西坤;孫文斌
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種煤礦充填方法，尤其涉及一種適用于薄煤層破碎頂板的拖管式充填方法。

背景技術

薄煤層煤田在我國的煤礦中非常常見，如黃河北薄煤田就屬于典型的薄基巖、厚表土層煤層。其薄煤層主要指七、十層煤，基巖厚度一般為30～40米，表土層厚度一般為200m左右，煤層厚度僅為1.2m左右，傾角小，瓦斯高，涌水量大，頂板異常破碎，地表為黃河北沖積平原，井田內地勢平坦，潛水位在地表以下1.5米左右，開采后地表下沉系數達0.82，地面建筑物比較密集，井下開采對地表及建筑物影響較大，噸煤利潤僅為50元/噸。目前應用的幾種充填方式，如膏體充填、高效架后落矸充填、高水充填等，由于充填成本相對較高，膏體充填成本在120元/噸、高效架后落矸充填成本在100元/噸，高水充填成本160元/噸，礦方不能接受。

發明內容

本發明針對薄煤層特殊的地質條件，直接頂隨采隨冒且異常破碎，老頂來壓步距在12～14m左右，即老頂(基本頂)有一定運動的時間和空間，設計一種利用煤層開采后破碎的直接頂作為堵漏墻的“拖管”式充填工藝方法。該方法可以把掘進產生的矸石經過破碎后和一定量的粉煤灰、水泥形成充填料，利用間歇式混凝土泵和管道充填到采空區，達到控制巖層沉陷的目的。

其技術解決方案是：

一種薄煤層拖管式充填方法，其特征在于包括以下步驟：

①在工作面順槽中布置充填主管，將高壓膠管通過變徑三通連接到充填主管上，將高位充填鋼管連接到充填主管上；

②將多根充填管并聯連接到高壓膠管上，同時各充填管固定連接在采空區和煤層之間的工作面液壓支架上，充填管的充填口伸入到采空區中；

③高位充填鋼管的充填口穿過巷幫充填墻伸入到采空區中，其充填口的高度高于各充填管充填口的高度；

④開始充填采空區，直到采空區充填完畢，結束該采空區的充填工作；

⑤當工作面向前推移時，充填管跟隨液壓支架向前移動，進入新的采空區中，手動調整高位充填鋼管的位置，使其向前移動的距離與液壓支架向前移動的移動步距相同，充填口的高度高于各充填管充填口的高度；

⑥重復步驟④-⑤，直到該工作面采掘結束。

所述充填管的數量與工作面液壓支架的數量相同，每架液壓支架上設置一根充填管。

每根充填管均設置有閥門和流量、壓力傳感器。

所述充填主管上設置有閥門和流量、壓力傳感器。

所述高位充填鋼管的充填口貼近采空區底板設置。

所述高位充填鋼管的直徑大于充填管的直徑。

本發明的有益效果是：在不需要改造支架和構造堵漏墻的情況下，直接向采空區充填，減少了上覆巖層的運動，達到了控制地表沉陷的目的；充填管隨工作面的推進直接跟隨支架向前移動，提高了充填效率；通過高位注漿管，直接充填采空區頂板冒落帶，使冒落帶與破碎的上覆巖層通過注漿粘接在一起，減小了上覆巖層對巷幫充填墻的壓力，保護了巷幫充填墻。

附圖說明

附圖1為實施本發明所述薄煤層拖管式充填方法的充填系統的結構示意圖。

具體實施方式

參見附圖1，一種薄煤層拖管式充填系統，包括布置在工作面順槽中充填主管、高位充填鋼管、高壓膠管和多根充填管，充填主管和高位充填鋼管可以選用普通鋼管，直徑根據井下充填需要自由選取，高壓膠管的耐壓性能要能滿足充填壓力的需要，充填管選用井下普通的充填花管即可，充填主管上的中部設置變徑三通，高壓膠管通過變徑三通連接到充填主管上，多根充填管并聯連接在高壓膠管上，同時充填管固定連接在采空區和煤層之間的工作面液壓支架上，隨液壓支架的移動而移動，形成“拖管式”充填系統，充填管的充填口(花管端)伸入到采空區中，優選充填管的數量與工作面液壓支架的數量相同，即每架液壓支架上設置一根充填管；高位充填鋼管的一端連接在所述充填主管上，另一端，也就是充填口端穿過巷幫充填墻伸入到采空區中，高位充填鋼管的充填口的高度要高于充填管充填口的高度，優選其緊貼采空區頂板設置，也就是說盡可能的靠近采空區頂板，為保證頂板的充填效果，可以設置高位充填鋼管的直徑大于充填管的直徑。

為檢測充填量和充填速度，可以在每根充填管和充填主管上設置流量、壓力傳感器，通過控制系統，如計算機、PLC等設備監控充填狀況，同時還可以在每根充填管和充填主管上設置閥門，當需要停止某處的充填時，關閉相關位置的充填管上的閥門即可，當需要停止整個充填時，則關閉充填主管上的閥門。

采用上述充填系統實施的充填方法，包括以下步驟：