[发明专利]一种利用采空区固体充填技术的巨厚煤层开采方法

说明书

本发明公开一种利用采空区固体充填技术的巨厚煤层分层开采方法，适用于开采25～45m的巨厚煤层。该方法将巨厚煤层划分为上中下三个分层，先在中分层进行固体充填采煤，沿工作面底板铺设金属网，充填层成为上分层开采的人造底板、下分层开采的人造顶板；然后在中分层采空区充填后的人造底板基础上采用放顶煤方法开采上分层；最后下分层以人造顶板为掩护沿煤层底板进行放顶煤开采。本发明方法充分发挥固体充填采煤和综放采煤工艺的优势和两种方法结合后的独特优势，具有安全性好、分层少、回采率高、搬家次数少和充分利用矿区固体废弃物等优点，实现了巨厚煤层的安全、高效、高回收率开采。

技术领域

本发明涉及一种煤层开采方法，具体涉及一种利用采空区固体充填技术的巨厚煤层开采方法，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

在我国煤炭资源领域中，厚度超过8m的特厚煤层占煤炭总储量的44％，厚度超过30m的巨厚煤层在其中占一定的比例，尤其是随着新疆等西部煤炭资源的开发，该类煤层的开采比重将逐渐增大。对于巨厚煤层，一般采用下行分层开采或上行充填分层开采。目前所采用的下行分层开采存在顶板重复破碎、矿压显现剧烈、极易冒顶等问题，应用较为局限；申请号为：201410016894.3的中国发明专利公开了“一种上行分层开采特厚、巨厚煤层的采煤方法”，通过对特厚、巨厚煤层进行合理划分，分别对下分层工作面进行开采与充填、充填效果及顶板运移进行分析，然后逐步向上开采各分层，直至完成所有分层的充填开采，这种充填上行分层开采技术虽然能够实现巨厚煤层的开采，但充填材料来源紧张，大规模开采的产量低，成本高。且这两种方法的分层层数多，工作面搬家次数多，煤炭回采率低，工作效率低，安全性控制难度大。

发明内容

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种利用采空区固体充填技术的巨厚煤层开采方法，提高煤炭开采的安全性、降低成本、减少搬家倒面次数、提高资源回收率。

为了解决上述问题，本发明一种利用采空区固体充填技术的巨厚煤层开采方法，包括以下步骤：

a.将巨厚煤层由上至下划分为三个开采分层，分别为上分层、中分层和下分层；

b.首采中分层：在中分层布置固体密实充填采煤工作面进行回采，液压支架移架过程中沿底板铺设金属网，相邻步距间金属网用铁丝相连接，对采空区进行固体充填并夯实，直至完成中分层充填开采。该充填层就成为了上、下分层开采时的人造底板和人造顶板；

c.次采上分层：在中分层采空区充填形成的人造底板基础上布置放顶煤工作面进行回采，顶煤随工作面推进而破碎冒落，由综放液压支架放煤口放出，经支架后部输送机运出工作面，冒落的矸石和上覆岩层进一步压实充填层；

d.后采下分层：在中分层充填形成的人造顶板掩护下沿煤层底板布置放顶煤工作面进行回采，顶煤随工作面推进而破碎冒落，由综放液压支架放煤口放出，经支架后部输送机运出工作面。

本方法对巨厚煤层由上至下仅划分为三层，相较以往开采技术所进行的分层数量明显减少，因此简化了工艺，有效减少搬家倒面次数；在开采顺序的选择上选择首采中分层，并在移架过程对采空区进行固体材料充填，充填后的中分层可以代替留煤层作为假顶，从而为上分层开采提供可靠的底板，为下分层开采提供可靠的顶板；在中分层充填固体的掩护下实施下分层充填采煤，工作面压力分布均匀，放煤效率好，上部采空区流体得到有效隔离后生产安全性好。

进一步的，在中分层固体充填材料中加入30％以上的粉煤灰或黏土或这些粘结性材料的混合体。金属网与粘性材料的配合使中分层中的填充层更具整体性和柔韧性，可在上、下分层开采中提供稳定可靠的底板和顶板。

优选的，所述方法可回采厚度为25m～45m巨厚层煤炭资源。

进一步的，a步骤中，各个分层的划分是根据巨厚煤层的煤层厚度、煤质硬度、顶底板条件、开采装备的技术参数进行分析后所进行的合理划分。