大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种走向长壁工作面充填开采方法，尤其涉及大倾角煤层走向长壁工 作面局部充填开采方法。
【背景技术】
[0002] 大倾角煤层是指埋藏倾角为35°~55°的煤层，受煤层倾角影响，采场围岩应力 分布、覆岩变形破坏和矸石充填呈非均衡特征，导致采场围岩"关键域"迀移与岩体结构变 异，工作面"支架-围岩"稳定性控制困难，产效低且安全隐患多，是一类特殊埋藏条件的煤 层和国际采矿界公认的难采煤层。
[0003]目前，随着大倾角煤层走向长壁综放开采技术和大倾角煤层走向长壁大采高综采 技术的成功应用，大倾角综放工作面单产达到48万吨/年，回采率83. 07%，大倾角大采高 工作面单产达到66. 36万吨/年，回采率94. 8%，大幅度提高了大倾角煤层开采的产效，但 与缓倾斜煤层安全高效开采相比，产量效益和安全之间的矛盾仍是大倾角煤层安全高效开 采现有技术的瓶颈，必须革新大倾角煤层开采方法。
[0004] 充填开采方法在我国已经具备相对成熟的技术和理论基础，也是我国煤炭绿色开 采发展的重点研究方法，但在我国大倾角煤层开采方面应用较少。针对大倾角煤层开采难 题，采用局部充填开采技术，确定工作面布置方式及参数、合理充填位置和尺度参数、回采 工艺等，能有效改善大倾角工作面围岩应力分布和变形破坏的非均衡特征，提高"支架-围 岩"系统的稳定性，增加工作面长度，提高工作面产量，实现大倾角煤层安全高效开采。
【发明内容】
[0005] 发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明提供一种大倾角煤层走向长壁工作 面局部充填开采方法，其设计合理、开采方法简单，能有效地解决该类煤层综采过程中由于 围岩应力分布和变形破坏非均衡性造成的顶板管理困难、"支架-围岩"系统稳定性差、工作 面产效低等实际问题。
[0006] 技术方案：大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法，包括以下步骤：
[0007] (1)、确定局部充填工作面布置方式及参数
[0008] (11)、选择一个伪仰斜走向长壁工作面作为大倾角煤层的实际开采工作面，伪仰 斜走向长壁工作面与真倾斜工作面的夹角为〇°~7°，
[0009] (12)对实际开采工作面上部区域进行局部充填，实际开采工作面的倾斜长度L和 实际开采工作面的充填区域长度L1S以下公式确定：
[0011] L=(k+1)L" (2)
[0012] 式中，k为大倾角工作面矸石完全充填区和充填压实区占实际开采工作面长度的 比例系数，取2/3 ;L"为现有大倾角煤层综采工作面的的长度，取80~120m;
[0013] (2)、开采煤层
[0014] (21)、采用综合机械化局部充填开采方法开采，以步骤（1)所确定的伪仰斜走向 长壁工作面为实际开采工作面，并以大倾角煤层走向为推进方向进行工作面回采；
[0015] (22)、采用工作面支架对实际开采工作面进行同步支护，支架采用大推力千斤顶 和箱型侧护板，使用大面积护帮板防止煤壁片帮，防护挡板将机道和人行道隔开；
[0016] (23)、实际开采工作面采用电牵引双滚筒采煤机割煤，实际开采工作面采用大动 力刮板输送机运输，实际开采工作面利用采煤机、刮板输送机和工作面支架配合并加防滑 千斤顶防止工作面装备下滑；
[0017] (24)、局部区域固体充填由悬挂式充填刮板输送机和液压推挤装置完成，将固体 充填材料转载到悬挂在充填液压支架后顶梁的充填刮板输送机上，启动刮板输送机依次打 开卸料口，固体充填体利用自重堆落在后顶梁掩护空间内，然后利用夯实装置将固体充填 体推入采空区并夯实达到密实充填。
[0018] 作为本发明中大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法的一种优选方案：步 骤（22)中工作面支架在充填区域采用四柱支撑中间铰接双推压装置充填液压支架或六柱 支撑中间铰接双推压装置充填液压支架；在非充填区域采用两柱掩护式液压支架或四柱支 撑掩护式液压支架。
[0019] 作为本发明中大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法的一种优选方案：电 牵引双滚筒采煤机截深为〇. 8m。
[0020] 作为本发明中大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法的一种优选方案：采 用矸石和粉煤灰作为固体充填材料，矸石与粉煤灰质量配比为1: 〇. 3,矸石粒径小于30_， 固体充填材料含水率为20~25%，充填区域的充实率不小于90%。
[0021] 有益效果：本发明公开的大倾角煤层走向长壁工作面局部充填开采方法具有以下 有益效果：
[0022] (1)局部充填工作面布置设计合理、开采方法简单且实施方便；
[0023] (2)所采用的大倾角煤层走向长壁工作面综合机械化局部充填开采方法和和工作 面伪仰斜布置方式，增加了大倾角工作面长度，大幅度降低了大倾角煤层开采过程中所存 在的危险系数，为实现该类煤层安全高效生产奠定基础，同时，在保证工作面"支架-围岩" 系统的稳定性前提下提高了工作面煤炭回收率，有效解决了大倾角煤层工作面"工作面产 量-质量与支架-围岩稳定性"之间的矛盾。
【附图说明】
[0024] 图1为大倾角煤层局部充填工作面伪仰斜布置示意图；
[0025] 图2为工作面局部充填采煤示意图；
[0026] 图3为图2的I-I面的剖面图；
[0027] 其中：
[0028] ABC-伪仰斜走向长壁工作面，
[0029]ZADE-实际开采工作面的真倾角，即煤层倾角a，
[0030] ZACE-实际开采工作面的伪倾角，
[0031] L'-真倾斜长度（AD)，
[0032] L-伪倾斜长度（AC)，
[0033] L1-充填工作面长度（AB)，
[0034] L2-工作面非充填区域长度（BC)，
[0035] DC-工作面走向推进方向；
[0036] 1-回风平巷
[0037] 2-运输平巷
[0038] 3-实际开采工作面
[0039] 4-超前单体支柱
[0040] 5-运料带式输送机
[0041] 6-充填物料转载机
[0042] 7-充填液压支架
[0043] 8-液压支架
[0044] 9-下端头支架
[0045] 10-刮板输送机
[0046] 11-米煤机
[0047] 12-充填刮板输送机
[0048] 13-卸料口
[0049] 14-转载机
[0050] 15-充填工作面
[0051] 16-充填防护网
[0052] 17-固体密实充填体
[0053] 18-t夸落奸石
[0054] 19-后顶梁
[0055] 20-夯实机构
[0056] 21-直接顶
[0057] 22-实体煤
[0058] B-液压支架中心距
[0059] D-采煤机滚筒直径
【具体实施方式】：
[0060] 下面对本发明的【具体实施方式】详细说明。
[0061] 具体实施例1
[0062] 大倾角煤层（倾角在35°~55°范围内煤层）走向长壁工作面局部充填开采方 法，包括以下步骤：
[0063] (1)、确定局部充填工作面布置方式及参数
[0064] (11)、选择一个伪仰斜走向长壁工作面作为大倾角煤层的实际开采工作面，伪仰 斜走向长壁工作面与真倾斜工作面的夹角为〇°，
[0065] (12)对实际开采工作面上部区域进行局部充填，实际开采工作面的倾斜长度L为 200m，实际开采工作面的充填区域长度L1S80m;
[0066] (2)、开采煤层
[0067](21)、采用综合机械化局部充填开采方法开采，以步骤（1)所确定的伪仰斜走向 长壁工作面为实际开采工作面，并以大倾角煤层走向为推进