[發明專利]充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法

在審

• 申請號: 202210697472.1
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114991771A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 王爍康;閆晶晶
• 申請（專利權）人: 承德石油高等專科學校
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/00;E21F1/00;E21D9/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐爾東

1.充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在工作面中部，沿工作面走向方向布置一條運輸巷，在工作面邊緣，沿工作面傾斜方向布置一個開切眼，沿工作面走向方向布置兩條回風巷，運輸巷兩側以開采采場支巷的形式出煤，工作面整體上形成“W”型負壓通風方式；

(2)沿工作面推進方向，在緊鄰開切眼的位置留設保護煤柱，在保護煤柱之后依次排列布置采場支巷，采場支巷沿工作面傾斜方向開采，采場支巷之間留設煤皮；由此，沿走向方向，工作面被劃分成“開切眼-保護煤柱-采場支巷-煤皮-采場支巷-煤皮”依次排列的形式，沿傾斜方向，工作面被劃分成以運輸巷為軸采場支巷呈軸對稱的布置形式；

(3)工作面內采場支巷分N輪進行開采，沿走向方向，相同輪次采場支巷之間間隔N-1的整數倍條采場支巷，采場支巷遵循距離開切眼由近及遠的順序進行編號，相同距離處的采場支巷以運輸巷為界按照“先左后右”或“先右后左”的順序編號，整個工作面第一、第二條采場支巷的左右順序確定后，剩余所有符合上述條件的采場支巷，其編號規則與第一、第二條采場支巷編號規則相同；

(4)將采場支巷編號為R_ij，其中i＝N代表采場支巷的開采輪次，j代表該輪次采場支巷的開采次序；工作面采場支巷的開采與充填同時作業且相互獨立，即采場支巷R_ij貫通后，立即開采采場支巷R_i(j+1)，同時對采場支巷R_ij一端或兩端修筑密閉墻，根據工作面預先布置情況以及工程實際情況決定對采場支巷R_ij實施充填作業還是保留空巷，遵循充填巷和空巷沿工作面走向方向或傾斜方向交替式布置的原則；

(5)當第i輪所有采場支巷開采和充填結束后，再開采第i+1輪第一條采場支巷R_(i+1)1，重復步驟(4)的開采和充填方式，直至工作面內所有采場支巷開采并充填完畢。

2.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(2)中采場支巷的寬度L為3.0m～3.5m，煤皮的厚度d為0.3m～0.5m且2L+d小于等于7.0m，采場支巷與運輸巷之間垂直或呈夾角為40°～60°的傾斜狀布置。

3.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(3)中，所述2≤N≤5。

4.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(4)中在采場支巷貫通后密閉墻的修筑時，若采場支巷不充填時，在貫通的采場支巷兩端直接修筑密閉墻；若充填材料流動性較強時，在貫通的采場支巷兩端直接修筑密閉墻對充填材料施加約束；若充填材料流動性較弱時，在充填材料入口一端采場支巷保持貫通，另一端筑密閉墻對充填材料施加約束。

5.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(4)中當充填巷和空巷沿工作面走向方向交替式布置時，采充結束后，沿工作面走向方向，采場支巷總體上呈“充填巷-空巷-充填巷-空巷”的布置形式；沿工作面傾斜方向，運輸巷兩側對稱位置的采場支巷呈“充填巷-充填巷”或“空巷-空巷”的布置形式；當充填巷和空巷沿工作面傾斜方向交替式布置時，采充結束后，沿工作面走向方向，采場支巷總體上呈“充填巷-空巷-充填巷-空巷”的布置形式；沿工作面傾斜方向，運輸巷兩側對稱位置的采場支巷呈“充填巷-空巷”或“煤柱-空巷”的布置形式。

6.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(4)中，當開采輪次N為奇數時，最后一輪采場支巷的約束均為一側是充填體另一側是空巷，頂板空頂面積符合安全開采條件，采取“全部開采、全部充填”的作業方式；當開采輪次N為偶數時，若充填巷和空巷沿工作面走向方向交替式布置，最后一輪采場支巷兩側的約束均為充填體，采取“全部開采、保留空巷”的作業方式；若充填巷和空巷沿工作面傾斜方向交替式布置，最后一輪采場支巷兩側的約束均為充填體或均為空巷，當兩側均為充填體時，采取“全部開采、保留空巷”的作業方式，當兩側均為空巷時，采場支巷作為永久煤柱保留。

7.如權利要求1所述的充填巷與空巷交替式布置的連采連充綠色開采方法，其特征在于，步驟(5)中，當開采第i+1輪采場支巷時，根據第i輪充填巷內充填體的穩定性決定是否有必要保留煤皮的提供側向約束，若充填體保持穩定，將第i輪與第i+1輪采場支巷之間的煤皮連同第i+1輪采場支巷一同回收以提高煤炭資源回收率；充填體的穩定性采取如下方式進行判別：

(1)采用如下公式求充填體達到穩定承載時的臨界應變量：

其中，N為開采輪次，N取2-5；n為同一開采輪次內已充填的采場支巷數目；k_cb為充填體與煤的彈性模量之比；

(2)采用如下公式求等待時間為t時，充填體的應變量：

其中，σ_ds充填體承受的偏應力，Mpa；

(3)充填體穩定承載應滿足：

ε(t)≤ε_m (3)。