[發明專利]一種礦山采選充處開采方法

在審

• 申請號: 201811159127.2
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109488301A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 張吉雄;齊文躍;張強;孫凱;周楠;劉恒鳳
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/06;E21F13/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種礦山采選充處開采方法，其特征在于，步驟如下：

第一步、根據煤層地質條件以及賦存特征，明確設計回采工作面矸石的主要來源；

第二步、根據設計回采工作面矸石的主要來源，選擇相應的降低煤炭開采含矸率的措施，并布置矸石少量化開采工作面；

第三步、布置井下煤矸分選系統(2)，并進行煤矸分選系統設備選型，對矸石少量化開采工作面生產的原煤進行煤矸分選；

第四步、分選出的矸石由矸石輸送皮帶運送至井下矸石倉，再由井下矸石倉經矸石運輸皮帶運送至矸石充填與煤炭高效回采工作面，進行充填處理，即布置充填協同垮落式綜采工作面；

第五步、依據煤矸分選系統分選出來的矸石量，設計充填協同垮落式綜采工作面的充填段(4)長度，布置充填段回采工作面，并進行設備選型與配套；依據礦井生產能力的大小，設計充填協同垮落式綜采工作面的垮落段(6)長度，布置垮落段回采工作面，并進行設備選型與配套；充填段(4)與垮落段(6)之間設置充填協同垮落式綜采工作面的過渡段(5)，布置過渡段回采工作面，并進行設備選型與配套。

2.根據權利要求1所述的礦山“采選充處”的開采設計方法，其特征在于，第一步中所述的矸石的主要來源包括：綜放開采放煤工藝中的矸石、煤層中的夾矸、工作面回采頂板冒落的矸石、采煤工作面因地質條件變化而采出的矸石；

針對不同矸石來源所采取的降低煤炭開采含矸率的措施如下：

a.對于綜放開采放煤工藝中的矸石，首先通過探測頂煤厚度分布，掌握頂煤厚度變化，然后根據不同的頂煤厚度，通過改變放煤步距、放煤方式的途徑來降低綜放開采中的含矸率；

b.對于煤層中的夾矸，可通過分層開采的方式來降低含夾矸煤層的含矸率；

c.對于工作面回采頂板冒落的矸石，可通過及時支護、加大支護強度來降低回采頂板冒落的矸石；

d.對于綜采工作面底板切割的矸石，可通過改變采煤機滾筒高度、對采煤機施以防傾倒措施，來減少工作面底板切割的矸石；

e.對于采煤工作面因地質條件變化而采出的矸石，首先探測分析地質條件變化的程度，然后通過采用繞行、工作面搬家、調整采煤裝備參數的措施來降低含矸率。

3.根據權利要求1所述的礦山“采選充處”的開采設計方法，其特征在于：所述充填協同垮落式綜采工作面是指在同一個工作面同時布置綜合機械化固體充填采煤段與傳統綜合機械化采煤段，具體工藝如下：

a.采煤工藝：矸石充填與煤炭高效回采系統工作面設置三種不同類型的支架，其中充填段(4)布置的支架為充填采煤液壓支架(7)，過渡段(5)布置的支架為帶側擋護板的充填采煤液壓支架(8)，垮落段(6)布置的支架為傳統綜采液壓支架(9)；上述三種支架設計移架步距相同，且共用一部采煤機(10)和刮板輸送機(11)，開采處的煤炭經過帶式輸送機運輸至煤矸分選系統進行分選；

b.充填工藝：井下洗選矸石從矸石倉依次通過給料機、運矸膠帶輸送機(15)、自移式轉載機(14)運至充填段(4)的多孔底卸式輸送機(12)上，按一定順序打開矸石充填段后部懸掛多孔底卸式刮板輸送機(12)上的卸料孔(13)自然落料至采空區。

4.根據權利要求1所述的礦山“采選充處”的開采設計方法，其特征在于：第五步中，充填協同垮落式綜采工作面進行充填前，需要對矸石進行環境災害評估，若會對地下環境造成污染，則需要對分選出的矸石進行預處理，以減少矸石的二次污染，具體措施包括：

a.矸石浸泡預處理：將分選出的矸石進行浸水預處理數天，使矸石表面重金屬離子等反應趨于結束；

b.矸石微生物改性：采用培養微生物的方式，來抑制矸石表面的重金屬反應與遷移，從而保護地下水環境及土壤不被二次污染。

5.根據權利要求1所述的礦山“采選充處”的開采設計方法，其特征在于：第五步中，充填協同垮落式綜采工作面進行充填后，對采空區進行實時監控，若有重金屬離子析出時，需要采取預控措施，具體包括：

a.底板鋪設防滲層：采用致密物質鋪設地板，來抑制重金屬離子的滲漏；

b.底板注漿處理：對底板裂隙進行注漿處理，來抑制重金屬離子的下滲。