[发明专利]一种切顶充填临近采空区的类房柱式采煤方法

说明书

本发明公开了一种切顶充填临近采空区的类房柱式采煤方法，获取直接顶初次垮落步距L₀，当采煤进度的进尺达到初次垮落步距L₀的1/3时，从滞后采煤机一个基本单元的距离开始切顶；在对应基本单元的切顶部布置对应炮眼，采煤进度的进尺达到2/3L₀时，该基本单元左侧的切顶处均被切下，其中三个切顶处产生的矸石被机械设备移到基本单元的充填区进行填充；如此循环操作直至将采煤区采煤完毕。本发明开采方法最终形成类似房柱式开采的效果，可以有效控制地表沉陷、减沉效果明显，本发明开采方法不需要外来充填材料，只需一次性投入机械设备费用，降低了充填成本，不受限于膏体材料固化缓慢，可以充填结束即可起到支撑效果，充填效率高。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种切顶充填临近采空区的类房柱式采煤方法。

背景技术

目前，煤矿充填开采是控制地表沉陷，提高煤炭采出率，解决开采问题的最有效的措施。但是，目前的充填开采技术面临着三个不平衡问题：

采煤能力与充填能力不平衡：随着综采、综放机械化发展，采煤能力急剧增大，但是，充填能力受限于充填材料的固化缓慢难以实现突破性增长。

充填材料供应与需求不平衡：煤矿自身的工业废弃物比例相对于采煤量很小，难以满足全部甚至50％的部分充填。

充填成本与采矿效益不平衡：对于煤矿而言，充填的主要动力是避免迁庄矛盾与土地赔偿，但是，一旦充填成本高于土地赔偿，煤矿在利益驱动下往往选择迁庄不充填生产，造成环境方面的难以挽回的损失。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于一种切顶充填临近采空区的类房柱式采煤方法，以提高充填效率，降低充填成本。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案包括：

一种切顶充填临近采空区的类房柱式采煤方法，其包括以下步骤：

A、获取直接顶初次垮落步距L₀，并将待采煤区划分为若干个基本单元，基本单元的尺寸为初次垮落步距乘以4倍切顶顶板宽度，其中，切顶顶板宽度为8m；当采煤进度的进尺达到初次垮落步距L₀的1/3时，从滞后采煤机一个基本单元的距离开始切顶；

B、在对应基本单元的切顶部布置对应炮眼，切顶厚度为采煤厚度，切顶处的平面尺寸为 1/3L₀乘以8m的方形，切顶处布置两组炮眼，每组炮眼布置5个炮眼，每个炮眼的深度为采煤厚度的一倍，炮眼直径大于80毫米，切顶保持完整度；

C、采煤进度的进尺达到2/3L₀时，该基本单元左侧的切顶处均被切下，其中三个切顶处产生的矸石被机械设备移到基本单元的充填区进行填充；

D、采煤进度的进尺达到L₀时，基本单元上方的两个切顶单元被切下，采用机械化设备，将左侧遗留的一块顶板及上方切下的两块顶板搬移至基本单元的充填区，至此，一个基本单元的采煤、切顶、充填完成；如此循环操作直至将采煤区采煤完毕，其采出率达到100％，充填率达到50％；

其中，上述切顶是指将对应的直接顶板切下，掉落矸石用于填充基本单元的充填区。

所述的类房柱式采煤方法，其中，上述步骤A具体的还包括：

按照长壁开采布置工作面，为保持顶板直接顶开采过程不垮落，需使小条带煤采宽L小于直接顶的初次垮落步距L₀，在初采时，可将直接顶岩层视为两端分别由煤壁和煤柱支撑的双端固定梁，双端固定梁的跨度随工作面的推进不断增大，当达到极限值时，由于本身自重的载荷的作用将发生断裂，失去平衡、形成垮落，直接顶初次垮落步距L₀为：