[发明专利]“三下”开采充填工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采工艺，具体为一种 “三下”开采充填工艺。

背景技术

在我国大部分的煤矿中，都存在“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤严重的问题，制约了矿井的发展。由于要考虑开采会对地面建筑物及铁路的稳定性产生影响，同时虑及井下作业的安全性，所以在“三下”进行煤炭开采需采用较为特殊的开采技术，这类特殊的开采技术简称为“三下”开采技术。目前常用的条带采煤法虽然是开采“三下”压煤的重要方法，但由于其较低的回采率以及不适合大、中型煤矿综采设备的安装使用，从而使其无法普遍推广，而使用大、中型矿井综采设备在“三下”采煤又面临采空区充填问题。因此需要一种回采率高、且充填效果好的开采工艺。

为保证井下的通风通畅，防止瓦斯积聚，在采煤过程中必须有一个回风巷，即至少应该建有两条相互贯通的巷道，一条进风，一条出风，形成回风通道，以确保安全。

发明内容

本发明为解决目前煤矿“三下”开采技术中存在的回采率低、对采空区无法进行有效充填的技术问题，提供一种“三下”开采充填工艺。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种 “三下”开采充填工艺，包括以下步骤：（a）在平行于待采煤层的两边分别开掘一条皮带回风巷和一条轨道进风巷；所述皮带回风巷与轨道进风巷的走向与回采方向平行；沿着皮带回风巷与待采煤层不相邻的一边开凿一条与皮带回风巷平行的运矸回风巷，所述运矸回风巷与皮带回风巷之间的煤层形成煤墙；（c）对待采煤层进行回采，同时在运矸回风巷与皮带回风巷之间的煤墙上垂直于运矸回风巷开凿出与回采后形成的采空区相通的联络横川，同时通过运矸回风巷将矸石运至已经开凿出的联络横川处；（d）对采空区进行煤矸石充填作业，将煤矸石通过联络横川充填至采空区，充填过程中应始终保持采空区的宽度不大于15米；将该采空区填满后，再将联络横川填满，完成一个作业循环；（e）不断重复前述作业循环，按照回采进度不断开凿新的联络横川，并对采空区进行充填作业，直至将采空区全部充填完毕；开凿新的联络横川时，新的联络横川和与其最近的已经充填满的联络横川之间的间距为15~20米，相邻两个联络横川之间的煤墙称为保护煤柱。

如图1所示，所述皮带回风巷和轨道进风巷分别位于待采煤层的两边，且与回采方向平行，且相互平行；皮带回风巷、轨道进风巷、采空区以及设于采煤工作面8的采煤设备后部的支架所在的空间形成回风通道，以确保井下的通风顺畅；运矸回风巷与皮带回风巷之间夹有一层煤墙，运矸回风巷用于运输矸石；在对待采煤层进行回采的同时，在煤柱上开凿一个连通运矸回风巷与皮带回风巷的联络横川；采出的煤通过皮带回风巷运出；矸石运送至已开凿好的与采空区连通的联络横川处，并被充填至采空区；充填过程中应保证采空区的宽度不大于15米，以确保采煤工作面的安全；所述采空区的宽度是指沿回采方向的宽度；将该采空区填满后，就要开凿新的联络横川；在开凿新的联络横川时，应该先将上一个联络横川充填满，以确保新开凿的联络横川所承受的压力不至于过大，确保作业安全；新开凿的联络横川与已经被充填的且距离最近的联络横川的间距为15~20米，也就是两个联络横川之间的保护煤柱的宽度为15~20米，以保护整个作业面的安全；保护煤柱的宽度为15~20米，也可以在确保采空区安全的前提下与采空区位置能够对应，确保充填作业的顺利实施；开采作业与开凿联络横川以及对采空区进行充填作业可以是分别进行，也可以同步进行，直到将整个待采煤层开采充填完毕。所用的矸石一部分来自井下采出的原煤一部分来自井上的矿山或洗煤厂。图1最右边的联络横川为最先开凿的，用于对采空区5进行充填作业，位于中间的联络横川为下一个将要开凿的联络横川。一般的待采煤层宽度为150米~200米，而皮带回风巷、轨道进风巷以及运矸回风巷的宽度不过几米，所以本发明的回采率非常高，在确保安全的前提下最大限度的提高了回采率。

本发明实现了边开采边充填矸石至采空区，最终在待采煤层开采完毕时将其填满，既保证了整个作业过程的安全，又使得井下井上易造成污染的矸石得到充分利用，有效避免了“三下”开采对地面建筑物、铁路及水体的破坏。本发明适合于大、中型煤矿综合机械化采煤，回采率高，矸石利用合理，达到矿区生态与社会和谐。

进一步的，在轨道进风巷的进口与皮带回风巷的出口均设有风机；轨道进风巷与皮带回风巷的巷道内设有与风机相连接的风筒。通常情况下，在井下开采作业时，一般都要在相应位置设立风机以及风筒，以确保井下通风，使井下瓦斯等危险气体浓度保持在安全范围内，确保人员的安全。

附图说明