[发明专利]采煤工作面冒落区充填开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，特别是一种采煤工作面冒落区充填开采方法。

背景技术

煤炭资源的开采利用，不可避免给人类生存的环境造成了损害：煤炭从地层中采出之后，将引起地表的沉陷；矿区排放矸石及电厂产生的粉煤灰侵占土地、污染环境、危害人类安全；“三下”采煤问题日益突出，解放“三下”采煤成为煤矿企业急需解决的重大技术难题之一。

充填开采方法既能利用了矿井生产过程中产生的废弃物，又可以解放“三下”煤炭资源，是控制开采损害，提高煤炭采出率行之有效的技术手段，目前国内应用成熟的充填开采方法主要有水力充填采煤法、高水充填采煤法、膏体似膏体充填采煤法、矸石综合机械化充填采煤法等，由于水力充填采煤法、高水充填采煤法、膏体似膏体充填采煤法一般需要人工构筑挡墙或隔离模板，以隔离充填区域与采煤区域，综合机械化矸石充填采煤法采煤作业与充填作业交替进行，不可避免地增加了工作面充填作业工序，因此工作面产量受到限制；覆岩离层注浆法需要考虑地面充填站布置空间，对于地面村庄十分密集地区，有一定的困难，另外，考虑覆岩离层注浆减沉效果，也存在争论。综放工作面由于煤层开采厚度大，难以对放煤高度部分施工隔离模板，综放工作面不具备设置隔离模板的条件，综放工作面一直难以实现充填作业，是长期制约“三下”煤炭资源高产高效发挥的技术瓶颈，因此有必要研究新型充填开采方法解决采煤工作面充填开采问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种采煤工作面冒落区充填开采方法，可有效解决煤炭充填开采时受采煤工作面空间与时间限制大，受地面空间限制大，工作面采煤效率低的问题。

本发明解决的技术方案是，由以下步骤实现：

（一）充填专用巷的掘进

根据采煤工作面上覆岩层情况，结合?岩层控制的关键层理论?确定工作面覆岩之上距工作面最近的稳定性岩层位置，根据地应力大小、岩层力学性质、专用巷支护难易程度、来确定充填专用巷的施工位置及断面尺寸，采用常规方法完成充填专用巷的掘进和支护；

（二）建立地面充填站

充填专用巷施工的同时，根据地面空地情况及井下需要充填的区域，选择地面充填站的位置及地面钻孔位置，确定地面充填孔尺寸，建立地面充填站后开始钻充填孔，充填孔使地面和充填专用巷相连通；

（三）确定每循环的充填步距

根据工作面开采厚度、推进速度、工作面走向长度、工作面基本顶极限破断距，确定每循环的充填步距、相邻充填钻场间隔距离、注浆孔数目，以保证在直接顶跨落后，基本顶尚未垮落前及时进行充填作业；

（四）钻注浆孔并连接管路

以每个充填钻场的注浆孔数目对应于每个充填钻场进行钻孔，钻孔后连接管路，管路的一端经充填钻孔接地面充填站的料浆缓冲料斗出料端，另一端经布料支管分别接待充填的冒落区上方的注浆孔上端，每个注浆孔均与冒落区贯通；

（五）充填作业

采煤工作面开始回采并不断向前推进，工作面后方达到预先确定的每循环的充填步距时，启动地面充填站内料浆配置系统，通过矸石仓、粉煤灰仓、胶结料仓、高位水池，连续向双螺旋搅拌机内供给物料，制成似膏体浆料，似膏体浆料由重量百分比的：矸石30-40%，粉煤灰30-40%，胶结料3-10%，水20-25%混匀制成，制成的似膏体浆料送入料浆缓冲料斗，由料斗内的控制装置连续送入管路，充填作业开始时，打开管路上的管路阀门，似膏体浆料通过布料支管和注浆孔流入采煤后空的冒落区，进行充填作业；根据每循环的充填步距确定完成充填作业所需时间，在充填作业即将完成时，注浆减小料浆流量以保证充填效果；

 （六）循环开采

一个充填循环完毕后，进行下一个循环的充填作业，直至开采过程完毕。

本发明的采煤工作面冒落区充填开采方法与其它充填方法相比，不受采煤工作面空间与时间的限制，且不受地面空间的限制，只要条件适宜，这种冒落区充填方法可以搭配任何采煤工艺，配合综采放顶煤开采方法易于实现充填工作面的高产高效，克服以往充填工作面产量低的缺点，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的地面充填站结构连接图。

图3为本发明的沿工作面走向剖视图。

图4为本发明的图3的A-A向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1至图4给出，本发明由以下步骤实现：

（一）充填专用巷的掘进