“三下”压煤区域充填置换开采方法与流程

本发明属于煤矿安全开采技术领域，具体涉及厚煤层“三下”压煤区域充填置换开采方法。

背景技术：

“三下一上”采煤是指建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤。在建筑物下和铁路下采煤时，既要保证建筑物和铁路不受到开采影响而破坏，又要尽量多采出煤炭。在水体下采煤和承压水体上采煤时，要防止矿井发生突水事故，保证矿井安全生产。当然，在水库、蓄水池和运河等地面水体下采煤时，除要防止矿井发生突水事故外，还要保证它们不受到开采的影响而破坏。

国内大多数矿井都存在大量的“三下”压煤区，随着工业和城镇化的发展，“三下”压煤仍有增大趋势，严重制约着矿区生产和矿井服务年限。在“三下”压煤中，一般都采用穿采的方式进行开采，这对煤炭资源造成了极大的浪费，这些问题一直是困扰着矿区可持续发展和生态环境的难题，实施充填开采，解放“三下”压煤，己成为矿井可持续发展的必然选择。基于上述情况，我们从建设资源节约型、环境友好型企业的高度出发，瞄准提高资源回收、增加经济效益、实现科学发展的目标，确立了解放“三下”压煤、实施绿色开采、实现矸石不上井的思路。

通过对充填开采工艺进行广泛调研后发现，现有充填开采工艺主要有离层注浆、膏体充填、综采工作面架后矸石充填、高水和超高水充填等。经过分析认为，这几种充填方式基本都是在薄及中厚煤层中应用，效果好、各有特点，但对于4～6米的厚煤层，目前没有成熟的充填开采技术工艺可供借鉴。

本发明的目的在于提供一种厚煤层“三下”压煤充填开采设备，以便克服上述不足。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明技术能够将“三下”压煤的资源回收率提高至90%，能够保证地表建筑物损坏程度控制在ⅰ级破坏范围之内，并且能够减少矿井矸石排放量。

附图说明

图1是本发明的设备连接结构示意图；

图2是本发明巷道连接结构示意图；

图3是图2i-i的剖视结构示意图。

图中标记说明：1、翻罐笼；2、双向甲带给料机；3、混凝土输送泵；4、注浆管路；5、集中运输胶带机；6、煤矸双向胶带机；7、矸石胶带机；8、抛矸机；9、混凝土泵硐室；10、翻罐笼硐室；11、煤流集中运输巷；12、辅助提升运输巷；13、充填集中运输巷；14、充填顺槽；15、“柱”；16、“梁”；17、煤层；18、矸石充填带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式和工作流程进行描述，以便更好的理解本发明。“梁柱式”厚煤层充填开采技术，其特征在于：包括由充填开采系统和注浆系统组成。各系统包括巷道硐室布置和机电设备布置。所述充填开采系统主要由集中运输巷、充填顺槽、翻罐笼硐室、煤流胶带机巷和其他辅助运输巷道组成；所述充填开采系统主要机电设备有煤流胶带机、矸石翻车机、双向甲带给料机、煤矸双向胶带机、矸石胶带机和抛矸机组成。所述注浆系统主要由搅拌机硐室、混凝土泵硐室组成；所述注浆系统的主要机电设备有搅拌机、混凝土输送泵、注浆管路组成。利用综掘机或连续采煤机快速掘进的特点，在厚煤层中，按奇数顺序掘出巷道，以掘进方式采煤，然后用矸石渣浆进行充填，两条相邻的奇数巷道充填后，就形成了“柱”，之后再把两个“柱”之间的煤体采出，两个“柱”支撑的煤层顶板相当于“梁”，“梁”与“柱”之间的空间可以用于井下矸石的充填。对煤田进行奇偶开采，分别充填，实现矸石对煤的高效率置换。采用翻罐笼硐室系统对矿井矸石进行收集，采用煤矸双向胶带机实现矸石和煤炭的双向运输。

作为本发明的进一步方案：“柱”的注浆支护材料会有所变化。

作为本发明的进一步方案：增加其他附属设施，比如破碎机、矸石粉碎搅拌机等。

本发明技术能够将“三下”压煤的资源回收率提高至90%，能够保证地表建筑物损坏程度控制在ⅰ级破坏范围之内，并且能够减少矿井矸石排放量。

如图所示的充填开采系统示意图和设备布置示意图，矿井矸石通过位于翻罐笼硐室的翻罐笼汇集于矸石集中仓待用。将充填顺槽划分为奇数和偶数顺槽，奇数顺槽即为“柱”。先对“柱”进行回采，回采煤流通过煤矸双向胶带机转载至集中运输胶带机，汇入矿井煤流系统，“柱”回采完毕后进行混凝土充填，混凝土输送泵位于混凝土泵硐室，通过注浆管路将混凝土输送至“柱”充填区，待“柱”充填完毕之后，对两个“柱”之间的煤体进行回采，两个“柱”支撑的顶板为“梁”，对“梁”下区域进行矸石充填，矸石在矸石集中仓内通过双向甲带给料机进入煤矸双向胶带机，转入矸石胶带机，通过抛矸机充填至“梁”下充填区。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.“三下”压煤区域充填置换开采方法，包括翻罐笼硐室（10）和充填集中运输巷（13），其特征是，翻罐笼硐室（10）下方设置有混凝土泵硐室（9），翻罐笼硐室（10）内设置有翻罐笼（1），翻罐笼（1）下设置有双向甲带给料机（2），双向甲带给料机（2）下方安装有集中运输胶带机（5）和煤矸双向胶带机（6），煤矸双向胶带机（6）右侧配合安装有矸石胶带机（7），矸石胶带机（7）一侧设置有抛矸机（8），所述的混凝土泵硐室（9）内安装有混凝土输送泵（3），混凝土输送泵（3）外侧连接有注浆管路（4），所述的充填集中运输巷（13）端侧为充填顺槽（14），充填顺槽（14）包括多个奇数顺槽、偶数顺槽，奇数顺槽即为“柱”（15），将充填顺槽（14）划分为奇数和偶数顺槽，奇数顺槽即为“柱”（15），先对“柱”（15）进行回采，回采煤流通过煤矸双向胶带机（6）转载至集中运输胶带机（5），汇入矿井煤流系统，“柱”（15）回采完毕后进行混凝土充填，混凝土输送泵（3）位于混凝土泵硐室（9），通过注浆管路（4）将混凝土输送至“柱”（15）充填区，待“柱”（15）充填完毕之后，对两个“柱”（15）之间的煤体进行回采，两个“柱”（15）支撑的顶板为“梁”（16），对“梁”（16）下区域进行矸石充填，矸石在矸石集中仓内通过双向甲带（2）给料机进入煤矸双向胶带机（6），转入矸石胶带机（7），通过抛矸机（8）充填至“梁”（16）下充填区。

2.根据权利要求1所述的“三下”压煤区域充填置换开采方法，其特征是，所述的充填集中运输巷（13）还包括辅助提升运输巷（2）和煤流集中运输巷（12）。

3.根据权利要求1所述的“三下”压煤区域充填置换开采方法，其特征是，所述的集中运输胶带机（5）和煤矸双向胶带机（6）和矸石胶带机（7）在同一平面形成一个传动组，其传动组右端部为填充用的抛矸机（8）。

技术总结
“三下”压煤区域充填置换开采方法，包括翻罐笼硐室和充填集中运输巷，其特征是，翻罐笼硐室下方设置有混凝土泵硐室，翻罐笼硐室内设置有翻罐笼，翻罐笼下设置有双向甲带给料机，双向甲带给料机下方安装有集中运输胶带机和煤矸双向胶带机，煤矸双向胶带机右侧配合安装有矸石胶带机，矸石胶带机一侧设置有抛矸机，所述的混凝土泵硐室内安装有混凝土输送泵，混凝土输送泵外侧连接有注浆管路，所述的充填集中运输巷端侧为充填顺槽，充填顺槽包括多个奇数顺槽、偶数顺槽，奇数顺槽即为“柱”。

技术研发人员：姜继巧;王建军;刘涛;魏文杰;王宜海;薛建军
受保护的技术使用者：甄方方
技术研发日：2020.02.29
技术公布日：2020.05.19