[发明专利]进路式采煤充填法

说明书

技术领域

本发明涉及充填采矿法，属于急倾斜煤层分层采场充填方法的改进，特别是进路式采煤充填法。

背景技术

根据我国煤炭探明储量和年产量来衡量，急倾斜煤层(煤层倾角大于45°)所占比例不到5%，在新疆、青海、甘肃等边远地区和四川、贵州、海南、福建等南方缺煤地区占有相当比重，但对这些省区的经济发展有重要作用，而急倾斜特厚煤层所占比重更小，占绝大多数的煤层是薄、中厚煤层和厚煤层。

我国急倾斜煤层具有地质构造复杂和煤层赋存不稳定的特点，在薄至厚煤层中布置采煤工作面，工作空间狭小，行人不方便，煤层顶板的下滑分力大，在采煤过程中下落的煤和矸石容易伤及采矿人员。总体来说，我国的急倾斜薄至厚煤层的矿井劳动强度大，工效低，矿井灾害多，事故频发，资源损失多，虽然上世纪八、九十年代，我国在华南和新疆等地区，在沿袭壁式体系和柱式体系采煤法的同时，发展起八字梁柔性掩护支架伪斜长壁采煤法、仓储式采煤法、巷柱式采煤法和水平分层巷放式采煤法等采煤技术，提高了急倾斜厚煤层开采的回采率和回采工效，但是在这样的煤层地质赋存条件下，很难发展和实施机械化采煤生产工艺，矿井回采率、劳动工效和安全生产条件依然受到很大制约。

进路式充填采矿法作为诸多充填采矿法的一种，改革开放以来，在国内有了快速的发展，在金属矿山开采方面有着广泛的应用。进路采矿法的优越性，在于它可以解决赋存条件复杂多变的开采技术难题，最大限度地提高资源回采率和有效控制矿山压力活动以确保安全生产，同时，由于矿井开采对地表破坏很小而使采矿周围环境得到保护，但进路充填采矿法多采用配比好的水泥沙浆作为胶结充填材料，充填的成本较高，多应用于贵重矿山资源的开采，例如甘肃金昌市的铜镍矿床开采，在上世纪九十年代，向高进路胶结充填采矿法则才被采用。

进路式充填采矿法是将地底埋藏的矿体，利用矿山开拓工程通过分层采掘的方式，将分层的矿体划分为条带，然后逐一将准备好的条带状矿体，以前进开掘的方式采出，并将条带状采空区利用充填物充满致密，达到有效控制围岩移动和矿压显现的目的。进路式充填采矿法可以分为下向水平分层进路充填采矿法和上向水平分层进路充填采矿法。

对于新疆埋藏浅、五大类自然灾害比较突出的焦煤层来说，尤其是由急倾斜的薄、中厚和厚煤层群组成的矿井，在现用矿井建设基础上，在经济情况允许的情况下，已具备充分的技术条件来实施下向水平分层进路式充填采矿法(以后可用进路式充填采煤法代替)。

下向水平分层进路式充填采煤法，其开采顺序是从地表浅层向地下深部推进，更有利于发挥矿井开拓系统的效率，最快地产生经济效益。对于一个采用完全机械化采矿工艺的煤矿来说，矿区的开拓系统布置两条副井，一条斜坡道副井，和一条副斜井(或立井)，更有利于设备的运输与维护。斜坡道副井，便于无轨胶轮式凿岩台车、锚杆钻车和铲运机械出入矿井。副斜井(或副立井)用于运输人员和生产所需的其它物资，主井和风井也可以同副斜井一样被布置为斜井(或立井)。

采用进路采煤法矿井的准备工程是：在一个50m垂深的阶段内，在阶段下部开掘一条机轨合一大巷，作为矿井集中进风大巷(或分列)，有关进路采煤技术的开拓系统，采用的是阶段总进风巷与总运输巷分列的方式，在阶段上部开掘一条集中回风大巷，就可满足矿井的通风、运输、供电、排水等系统构成的需要。阶段集中进风大巷和集中回风大巷也可以通过开凿行人天井、通风天井和溜煤井等附属工程来联系，完成采区分层采煤进路的集中运煤、通风、供电和排水工作。

分层道是担负整个采区分层采准任务的主要巷道，同时担负分层内的集中运输工作和通风、排水、供电、充填等任务，分层道应该在矿井煤层群对称中心的若干煤层中选择其一进行布置，以便于采区的安全生产集中管理。

分层联络道是联络分层与分层、分层与副井斜坡道的巷道，同时担负煤层进路切割采准的任务，也是各个煤层进路之间的联系巷道。

分层厚度的划分主要取决于采掘机械和运输设备的尺寸、充填体的强度和充填胶结周期。国内金川有色金属公司的二矿区成熟的经验分层厚度为4m，进路采场的断面高与宽为4×4m，进路的长度根据准备工程对矿体的切割尺度来确定，考虑到充填工程的质量需要，进路长度控制在100m以内较好，便于生产管理。