[發明專利]采煤工作面冒落區充填開采方法

有效

• 申請號: 201310258704.4
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104251139A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 李化敏;關金鋒;王文;張若宇;焦小健;許永祥;劉創
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16;E21F15/00
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 童冠章

技術領域

本發明涉及煤炭開采技術領域，特別是一種采煤工作面冒落區充填開采方法。

背景技術

煤炭資源的開采利用，不可避免給人類生存的環境造成了損害：煤炭從地層中采出之后，將引起地表的沉陷；礦區排放矸石及電廠產生的粉煤灰侵占土地、污染環境、危害人類安全；“三下”采煤問題日益突出，解放“三下”采煤成為煤礦企業急需解決的重大技術難題之一。

充填開采方法既能利用了礦井生產過程中產生的廢棄物，又可以解放“三下”煤炭資源，是控制開采損害，提高煤炭采出率行之有效的技術手段，目前國內應用成熟的充填開采方法主要有水力充填采煤法、高水充填采煤法、膏體似膏體充填采煤法、矸石綜合機械化充填采煤法等，由于水力充填采煤法、高水充填采煤法、膏體似膏體充填采煤法一般需要人工構筑擋墻或隔離模板，以隔離充填區域與采煤區域，綜合機械化矸石充填采煤法采煤作業與充填作業交替進行，不可避免地增加了工作面充填作業工序，因此工作面產量受到限制；覆巖離層注漿法需要考慮地面充填站布置空間，對于地面村莊十分密集地區，有一定的困難，另外，考慮覆巖離層注漿減沉效果，也存在爭論。綜放工作面由于煤層開采厚度大，難以對放煤高度部分施工隔離模板，綜放工作面不具備設置隔離模板的條件，綜放工作面一直難以實現充填作業，是長期制約“三下”煤炭資源高產高效發揮的技術瓶頸，因此有必要研究新型充填開采方法解決采煤工作面充填開采問題。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種采煤工作面冒落區充填開采方法，可有效解決煤炭充填開采時受采煤工作面空間與時間限制大，受地面空間限制大，工作面采煤效率低的問題。

本發明解決的技術方案是，由以下步驟實現：

（一）充填專用巷的掘進

根據采煤工作面上覆巖層情況，結合?巖層控制的關鍵層理論?確定工作面覆巖之上距工作面最近的穩定性巖層位置，根據地應力大小、巖層力學性質、專用巷支護難易程度、來確定充填專用巷的施工位置及斷面尺寸，采用常規方法完成充填專用巷的掘進和支護；

（二）建立地面充填站

充填專用巷施工的同時，根據地面空地情況及井下需要充填的區域，選擇地面充填站的位置及地面鉆孔位置，確定地面充填孔尺寸，建立地面充填站后開始鉆充填孔，充填孔使地面和充填專用巷相連通；

（三）確定每循環的充填步距

根據工作面開采厚度、推進速度、工作面走向長度、工作面基本頂極限破斷距，確定每循環的充填步距、相鄰充填鉆場間隔距離、注漿孔數目，以保證在直接頂跨落后，基本頂尚未垮落前及時進行充填作業；

（四）鉆注漿孔并連接管路

以每個充填鉆場的注漿孔數目對應于每個充填鉆場進行鉆孔，鉆孔后連接管路，管路的一端經充填鉆孔接地面充填站的料漿緩沖料斗出料端，另一端經布料支管分別接待充填的冒落區上方的注漿孔上端，每個注漿孔均與冒落區貫通；

（五）充填作業

采煤工作面開始回采并不斷向前推進，工作面后方達到預先確定的每循環的充填步距時，啟動地面充填站內料漿配置系統，通過矸石倉、粉煤灰倉、膠結料倉、高位水池，連續向雙螺旋攪拌機內供給物料，制成似膏體漿料，似膏體漿料由重量百分比的：矸石30-40%，粉煤灰30-40%，膠結料3-10%，水20-25%混勻制成，制成的似膏體漿料送入料漿緩沖料斗，由料斗內的控制裝置連續送入管路，充填作業開始時，打開管路上的管路閥門，似膏體漿料通過布料支管和注漿孔流入采煤后空的冒落區，進行充填作業；根據每循環的充填步距確定完成充填作業所需時間，在充填作業即將完成時，注漿減小料漿流量以保證充填效果；

?（六）循環開采

一個充填循環完畢后，進行下一個循環的充填作業，直至開采過程完畢。

本發明的采煤工作面冒落區充填開采方法與其它充填方法相比，不受采煤工作面空間與時間的限制，且不受地面空間的限制，只要條件適宜，這種冒落區充填方法可以搭配任何采煤工藝，配合綜采放頂煤開采方法易于實現充填工作面的高產高效，克服以往充填工作面產量低的缺點，有良好的社會和經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程圖。

圖2為本發明的地面充填站結構連接圖。

圖3為本發明的沿工作面走向剖視圖。

圖4為本發明的圖3的A-A向剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

由圖1至圖4給出，本發明由以下步驟實現：

（一）充填專用巷的掘進