[發明專利]一種堅硬頂板條件下的薄煤層走向條帶充填開采方法

有效

• 申請號: 201710041129.0
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107246264B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李振峰;劉俊領;宋維賓;張盛;蘇承東
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00;E21F15/06;E21F15/04;E21F1/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發明涉及一種堅硬頂板條件下的薄煤層走向條帶充填開采方法，通過間隔條帶臥底矸石充填技術，將臥底開采條帶的臥底矸石直接充填到煤層開采條帶的回采空間里，從而實現井下矸石的零排放，在本技術領域具有廣泛的實用性。該方法工藝簡單、方便施工，工人易掌握，以運輸、工作條帶的臥底矸石作為采煤條帶的空間充填材料，既拓展了運輸、工作條帶的高度空間，又減少了臥底矸石的運輸環節，提高了工作效率，實現了向外矸石的零排放，提高了礦井開采的綜合效益；且在開采過程中無殘留煤柱，提高了資源回收率。

技術領域

本發明涉及煤礦井下薄煤層條帶開采領域，特別是涉及一種堅硬頂板條件下的薄煤層走向條帶充填開采方法。

背景技術

在礦井的生產過程中，采煤工作面回采結束以后采空區上方的頂板會在應力的作用下自行垮落，而對于堅硬頂板條件下的采煤工作面回采以后采空區上方的頂板往往不能自行垮落，為了避免堅硬頂板的垮落傷人等情況的發生，需要采取人工爆破堅硬頂板或者采取充填采空區的方式進行處理，但是在采空區上方的堅硬頂板施工炮眼比較困難，且堅硬頂板的垮落效果不理想。

隨著煤炭資源的匱乏，堅硬頂板（比如：石灰巖、砂巖）條件下的薄煤層條帶開采是煤礦井下常見的一種生產工藝，比如，厚度1m左右的煤層屬于薄煤層范圍，為了保證開采后地面不產生大的變形，目前常用的條帶開采方法有兩種：一種是預留煤柱開采法，其工藝是：先在薄煤層中沿走向方向開采出8m~15m寬度的煤體，然后留同樣寬度或稍小一點的煤柱，繼續采煤體、留煤柱的工藝流程，最后形成條帶狀的開采形態。另一種堅硬頂板條件下薄煤層的開采方法是條帶開采充填法，同樣是沿走向方向，間隔一定的距離，采出數條一定寬度的煤體（通常寬度為10m~20m），同時也留下了一定寬度的采空空間；從井下或井上的其它地方轉運來充填物（通常為矸石、沙子、泥土等）將采空空間填實，必要時對已充填物進行灌漿加固。然后開采相鄰條帶遺留下來的煤體，待遺留煤體開采完后，繼續對該條帶進行充填，最后將規劃開采塊段的煤炭全部采出，也全部充填一遍。

上述的第一種方法留煤柱條帶開采會浪費大量的資源，而第二種條帶開采充填，需要從別處運送充填物，會浪費許多人力、物力。而由于薄煤層直接開采時空間低矮，更使得工人的工作環境惡劣，也限制著機械設備的有效使用。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種堅硬頂板條件下的薄煤層走向條帶充填開采方法，施工簡單、勞動強度小，利用運輸、工作條帶的臥底矸石，充填采煤條帶的煤體空間，從而實現既處理臥底矸石，又完成空間充填的條帶充填開采方法。

本發明為解決上述問題所采取的技術方案是，提供了一種堅硬頂板條件下的薄煤層走向條帶充填開采方法，包括以下施工步驟：

第一步：在設計區段邊界的一側開設軌道上山和運輸上山，在與其相對一側的設計區段邊界開設回風上山，在設計區段的下部邊界開設總回風巷，總回風巷分別與運輸上山和回風上山相連通。

第二步：從設計區段下部邊界的總回風巷向設計區段的上部邊界沿煤層的走向方向開掘第一條帶，且對第一條帶進行臥底，第一條帶的開掘寬度為3m~6m，臥底的深度加上開采煤層的厚度為1.8m~2.6m。

第三步：在第一條帶開掘的同時與第一條帶并行開采第二條帶，且第二條帶只開采煤層不進行臥底，第二條帶的開采寬度為4m~8m，第二條帶開采出的煤炭通過已經臥底過的第一條帶運輸至運輸上山，經礦井的提升系統運送至地面；第一條帶開掘時臥底掘出的矸石，一部分矸石用編織袋或蛇皮袋裝滿，將裝滿矸石的編織袋或蛇皮袋碼放在第二條帶與第一條帶相鄰的下部空間里，碼放的寬度為0.5m~1m，由這些碼放的裝滿矸石的編織袋或蛇皮袋形成第二條帶的矸石袋壘砌墻體；第二條帶的矸石袋壘砌墻體與煤層頂板接頂，第一條帶臥底產生的剩余矸石用人工或者機械的方式充填進設計區段下部邊界的總回風巷內。