综采-充填混合开采工作面充填段长度确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及充填采煤技术领域，特别是一种适用于综采-充填混合开采工作面充 填段长度确定方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，固体充填采煤技术作为一种解放"三下"压煤的煤矿绿色开采技术已在我 国多个矿区地得到了推广及应用，成功解放了大量煤炭资源，同时井下矸石不升井，减少地 面矸石堆放及污染绿色理念进一步加强，越来越多的矿区采用井下洗选煤技术，实现井下 矸石洗选，洗选矸石回填采空区的绿色循环开采一体化技术。然而随着煤矿资源的高强度 开采，很多煤矿在下阶段煤层延伸开采时，遇到低渗透高瓦斯突出危险煤层，此类煤层的开 采具有安全危险性，且煤层开采成本高，严重影响了矿井服务年限。因此，开采上岩石保护 层，预抽被保护煤层瓦斯，岩石保护层矸石作为充填材料回填到被保护层采空区内，实现矸 石不升井，煤与瓦斯共采为目的技术应运而生，此技术中考虑到矿井产量及瓦斯抽放效果， 被保护层采用综采-充填混合工作面开采。
[0003] 合理设计综采-充填混合开采工作面充填段长度对于井下矸石的及时处理、充填 采煤的顺利实施，瓦斯抽放效果等具有重要的影响作用。因此，研究一种综采-充填混合开 采工作面充填段长度确定方法，成为类似条件下综采-充填混合开采不可否缺的研究手段 与研究方法，具有重要的现实意义与广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种方法简单、安全可靠、工程 应用性强的综采-充填混合开采工作面充填段长度确定方法。
[0005] 本发明的综采-充填混合开采工作面充填段长度确定方法:首先，根据矿井生产能 力需求设计混合工作面总长度，然后，根据岩石保护层工作面每天矸石产矸量与综采-充填 混合开采工作面充填段采空区充入的充填物料质量相等的原理，初步设计综采-充填混合 开采工作面充填段长度范围，最后，根据现场混合开采工作面覆岩裂隙发育及岩层移动特 征需求，确定充填段工作面长度。
[0006] 所述岩石保护层开采每天矸石出矸量由下式得出：
[0007] M2 = UV2L2Hyn (1)
[0008] 式中：
[0009] M2-岩石保护层每天产矸量，t/日；
[0010] μ-矸石井下洗选率，％ ;
[0011] 保护层工作面每天推进度，m/日，由采煤机截齿和割煤次数决定；
[0012] L2-保护层回采工作面面长，m，由瓦斯抽放钻孔长度决定；
[0013] Hy-保护层回采工作面岩层高度，m，由底板裂隙发育深度决定；
[0014] τι-岩石密度，t/m3。
[0015] 所述综采-充填混合开采工作面充填段充入的充填物料由下式得到：
[0016] Mi = ViLictHictnc (2)
[0017] 式中：
[0018] M1-综采-充填混合开采工作面每天耗矸量，t/日；
[0019] V1-综采-充填混合开采工作面每天推进度，m/日，由年产量决定；
[0020] Llct-综采-充填混合开采工作面充填段长度，m，由产矸量和刮板输送能力决定； [0021 ] Hlct-可充填高度，m，由输送机悬挂高度和顶板提前下沉量决定；
[0022] η。一松散矸石视密度，t/m3。
[0023]所述初步设计综采-充填混合开采工作面充填段长度范围根据M1 2 M2，联立式公式 (1)和(2 )，得出综采-充填混合开采工作面充填段长度Llrt范围为：
[0025] 所述充填段工作面长度根据现场工作面覆岩裂隙发育及岩层有移动特征确定。
[0026] 有益效果：本发明综采-充填混合开采工作面开采充填段长度，是分析和设计综 采-充填混合开采技术中的一个重要参数之一。通过确定综采-充填混合开采工作面总长 度，再根据岩石保护层开采每天矸石产矸量与综采-充填混合开采工作面充填段充入的充 填物料质量相等的原理，初步确定充填段工作面长度范围，再根据现场综采-充填混合开采 工作面覆岩裂隙发育及岩层移动特征需求，最终确定充填段工作面长度。其方法简单实用， 可为综采-充填混合开采技术的推广应用提供工程技术指导，进一步促进煤矿井下矸石不 升井，洗选矸石回填采空区，高效充填采煤的"采选充采"一体化绿色开采循环模式，扩大充 填采煤的推广应用范围。由于可以合理、准确地设计综采-充填混合开采工作面充填段长 度，从而可以为类似条件下综采-充填混合开采工作面充填段长度提供理论确定方法。该方 法简单易行，试验效果好，具有极强的工程实用性与使用价值。
【附图说明】
[0027] 图1为综采-充填混合开采工作面充填段长度方法设计流程图。
[0028] 图2为综采-充填混合开采工作面平面布置图。
[0029]图3为保护层工作面与综采-充填混合开采工作面采煤原理图。
[0030] 图中：1-自移式转载机，2-充填带式输送机，3-刮板输送机，4-底卸式输送机，5-卸 料孔，6-充填液压支架，7-采煤机，8-运矸巷，9-运煤巷，L 1-充填段工作面长度，L2-垮落段工 作面长度，L-综采-充填混合工作面总长度，10-岩石保护层工作面，11-综采-充填混合开采 工作面。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
[0032] 如图1和图3所示，本发明的综采-充填混合开采工作面11充填段长度L1确定方法， 首先根据采矿地质条件确定矿井采煤参数，再根据矿井生产能力，设计综采-充填混合开采 工作面11总长度L，然后，根据岩石保护层工作面10每天矸石产矸量与综采-充填混合开采 工作面11充填段每天矸石消耗量，根据保护层工作面与综采-充填混合开采工作面充填物 料质量相等的原理，初步确定综采-充填混合开采工作面11充填段长度L1范围，最后，根据 现场综采-充填混合开采工作面11覆岩裂隙发育高度及瓦斯抽放效果，确定综采-充填混合 开采工作面11的充填段长度L1;具体步骤如下：
[0033] 1.根据矿井生产能力需求设计综采-充填混合开采工作面11的总长度L;
[0034] 2.由下式计算出岩石保护层工作面10每天矸石出矸量：
[0035] Μ2 = μν2?2ΗΥη (1)
[0036] 式中：
[0037] M2-岩石保护层每天产矸量，t/日；
[0038] μ-矸石井下洗选率，％ ;
[0039] 保护层工作面每天推进度，m/日，由采煤机截齿和割煤次数决定；
[0040] L2-保护层回采工作面面长，m，由瓦斯抽放