专利名称：洞穴填充式采煤方法
技术领域：
本发明涉及煤矿开采方法，尤其是建筑物下缓斜层煤层的开采方法，属采煤技术领域。
背景技术：
传统采煤采用挖空式采煤法，在划定的采区内由最远处开始采掘，采掘到一定程度时，安装支护设备以防止塌陷，尔后继续采掘，支护设备将随之拆移，原先的矿场任其坍塌。挖空式采煤法在遇到较浅煤层、且煤层所在地面上有建筑物或村庄时，采掘会对建筑物或村庄所在的地表产生不利影响，虽然有关规程对此种情况下采煤，作出了种种限制性的规定，并制定了一些标准，不会危及建筑物或村庄的安全，但在实践中，开采作业仍会遭到建筑所有者及村民的强烈反对，导致村庄下的煤层无法开采，使大量煤炭资源闲置浪费，建筑物及村庄下煤炭的开采是煤炭行业所面临的一大难题。
除此之外，煤炭行业还有一个难题，即煤矸石的处理问题。在传统采煤作业中，采掘出来的煤矸石由矿井井下输送到地面上堆放，久之形成煤矸石山。大量的煤矸石在较长时间的存放过程中会发生自燃，释放出多种有害成份，对环境造成污染。如何处理现有煤矸石，并防止出现新的煤矸石堆积，是煤炭行业所面临的又一个难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述采煤方法的缺陷、提供一种洞穴填充式的采煤方法。
本发明所称问题是以如下技术方案实现的一种洞穴填充式采煤方法，它包括建立主井、副井或通风井，开掘通往采区的轨道大巷、运输大巷及通风巷道，设立回采工作面，其独特之处在于，采煤作业采用洞穴填充式，具体步骤为A.在采区内沿倾斜方向划分回采工作面，并在每一个回采工作面内按间隔排列的方式预先划定水平走向的开采巷道；B.开采预先划定的最上部巷道内的煤，开采完毕后用煤矸石等填充巷道，C.向下依次开采各巷道内的煤，并用煤矸石等填充；D.第一回采工作面开采完毕后，再开采第二回采工作面，重复上述步骤。
上述洞穴填充式采煤方法，所述回采工作面之间留有10-20米的煤柱。
上述洞穴填充式采煤方法，所述间隔排列的水平走向的开采巷道之间的间距大于或等于巷道截面的横向尺寸。
上述洞穴填充式采煤方法，所述巷道截面的形状可为拱形、梯形，巷道的外廓尺寸可在2～5米范围内选择。
上述洞穴填充式采煤方法，所述煤矸石的填充率为≥80％。
采用本发明方法采煤时，将井下掘进矸石充填到巷道内，形成条带开采，用矸石置换煤炭，开采后的巷道在短时间内不会坍塌，不会出现地表变形。可消除建筑物所有者及村民的后顾之忧，使建筑物和村庄下的煤炭资源得以尽可能多的开采，解决了村庄下煤层开采难的问题。开采中产生的煤矸石可作为填充物回填到巷道中，不必提升至地面，节省了提升费用，并杜绝了煤矸石形成矸石山的源头。此外，本发明还具有操作简便、容易实施、投资小等特点，特别适宜在建筑物及村庄下缓倾斜煤层的开采中采用。
图1是实施洞穴填充式开采方法示意图；图2是图1中A-A剖面图。
具体实施例方式
参阅图1、2，假设图示煤层为缓倾斜煤层，煤层厚度约为4米，开采的主要步骤为建立主井1、副井或通风井2，井底车场3，开掘通往回采工作面的上山轨道4、运输轨道5，在回采工作面6中预先划出一排水平走向的巷道7，多条并列的水平巷道沿煤层倾斜方向由上至下间隔排布。巷道断面形状为拱形，每一巷道的进口与轨道上山及运输上山相连通，巷道宽度设4米、高度为3.5米，上、下巷道之间的距离也为4米。先采掘最顶部的水平巷道内的煤，开采完毕后用煤矸石等填充巷道，然后由上至下按顺序采掘各预定巷道内的煤，采掘一条、填充一条，矸石填充率≥80％。填充时可采用机械作业方式，具体操作为，在采掘后的空巷道内放置一台胶带输送抛矸机，利用采掘时铺敷在巷道中的运煤轨道和运煤车将煤矸石等运送至巷道中，将运煤车内的煤矸石倾倒在胶带输送抛矸机的输送带上，输送带高速旋转时将煤矸石抛掷至巷道端头，将巷道填满。填充时，由巷道最里端向出口端边后退边填充，抛矸机随抛掷随后移。煤矸石来自采掘中产生的煤矸石或矿井积存的煤矸石。开采作业时应边采边在巷道表面上加设金属锚网支护，以防止巷道坍塌脱落。
仍参阅图1，当建筑物或村庄占地面积较大，煤层倾斜长度较大时，为利于通风，可划分出多个回采工作面，在每一回采工作面内按预定水平走向划出多个并列巷道。本着由上而下、由浅入深的原则逐一开采各回采工作面和各水平巷道内的煤炭。图示实施例中，划分了3个回采工作面6，两个回采工作面之间的距离在10～20米范围内，开采的步骤同上。
本采煤方法适用于村庄或建筑物下近水平或缓斜层煤层的煤炭开采。
权利要求
1.一种洞穴填充式采煤方法，它包括建立主井、副井或通风井，开掘通往采区的轨道大巷、运输大巷及通风巷道，设立回采工作面，其特征在于，采煤作业采用洞穴填充式，具体步骤为A.在采区内沿倾斜方向划分回采工作面，并在每一个回采工作面内按间隔排列的方式预先划定水平走向的开采巷道；B.开采预先划定的最上部巷道内的煤，开采完毕后用煤矸石等填充巷道，C.向下依次开采各巷道内的煤，并用煤矸石等填充；D.第一回采工作面开采完毕后，再开采第二回采工作面，重复上述步骤。
2.根据权利要求1所述的洞穴填充式采煤方法，其特征在于，所述回采工作面之间留有10-20米的煤柱。
3.根据权利要求1或2所述的洞穴填充式采煤方法，其特征在于，所述间隔排列的水平走向的开采巷道之间的间距大于或等于巷道截面的横向尺寸。
4.根据权利要求3所述的洞穴填充式采煤方法，其特征在于，所述巷道截面的形状可为拱形、梯形，巷道的外廓尺寸可在2～5米范围内选择。
5.根据权利要求4所述的洞穴填充式采煤方法，其特征在于，所述煤矸石的填充率为≥80％。
全文摘要
洞穴填充式采煤方法，属采煤技术领域，目的是解决建筑物下煤层开采社会阻力大和煤矸石难以处理的问题。其方法为，建立主井、副井、轨道大巷、运输巷道、通风巷道，设立回采工作面，采煤时采用洞穴填充式，其步骤为，划分回采工作面，在回采工作面上预定水平巷道，逐一开采水平巷道中的煤炭，每一巷道开采完后用煤矸石填充，填充率大于或等于80％。本发明用煤矸石置换煤炭，开采后的巷道在短时间内不会坍塌，不会出现地表变形，消除了建筑物下采煤的社会阻力；开采中的煤矸石可回填利用，节省了输送费用，也杜绝了煤矸石的堆积。本方法具有操作简便、易实施及投资小的特点，特别适宜在建筑物及村庄下缓倾斜煤层的开采中采用。
文档编号E21C41/00GK1483921SQ02130718
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者杨新兴 申请人:杨新兴