专利名称：在煤矿采空区内采岩充填的方法
技术领域：
本发明涉及一种采空区充填方法，尤其涉及一种在煤矿采空区内采岩充填的方法。
背景技术：
如今，充填开采成为煤炭开采技术重要研究方向，采用采空区充填不仅可以提高煤炭资源回收率，而且是解决开采造成的地表环境破坏沉陷，实现煤矿“三下”开采和“绿色开采”的有效技术途径之一。采空区充填方法主要包括矸石充填、膏体充填、风力充填、水力充填等，目前几乎所有的充填方法都需要利用矸石作为主要充填材料，矸石主要来自地面矸石山和远距离作业面，需运送至充填站点进行处理后送入到需充填采空区，存在着运送路线长、运输费用高、充填环节多、充填系统复杂和工人劳动强度大等不利因素，充填开采需要大量的矸石，而许多矿井矸石量满足不了充填的要求，造成充填效率低、采充矛盾突出和充填费用高等问题，是大部分煤矿实现充填开采的主要技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是克服现有充填方法的技术缺陷，提供一种技术可行、安全可靠、经济合理的在煤矿采空区内采岩充填的方法。为了解决上述技术问题，本发明采取以下的技术方案一种在煤矿采空区内采岩充填的方法，包括以下步骤a)工作面的正常采煤作业；b)对采空区设计破顶区实施爆破卸顶；c)将爆破卸顶垮落的矸石通过充填运岩机对充填区进行分段充填；d)通过注浆固化系统对充填区进行注浆固化工作。更进一步的，步骤a)之前可根据矿井的实际煤层地质条件，计算条带充填开采的参数，进行充填开采方案设计。更进一步的，充填中重复步骤a)-d)的作业程序，直至充填开采区充填完毕。更进一步的，步骤b)还包括对工作面上设置充填液压支架，支护工作面顶板。充填液压支架后方有足够的作业空间，保证可工人操作的安全性。更进一步的，所述的充填区域的充填液压支架在靠近充填区一侧设置有正挡矸板，所述充填区一侧对应位置的充填液压支架上设置有第一侧挡矸板，所述充填区另一侧对应位置的充填液压支架上设置有第二侧挡矸板，所述的正挡矸板与第一侧挡矸板和第二侧挡砰板形成条带充填模板。更进一步的，充填运岩机设置在所述充填液压支架上，以保证破顶区爆破卸顶垮落的矸石可以从采空区破顶区运到相邻的充填区中，并且随着工作面的推进，充填运岩机可随着充填液压支架整体移动。更进一步的，注浆固化系统中注浆管铺设在充填液压支架底座上，注浆软管在与充填区对应位置的充填液压支架上，与充填液压支架形成整体移动结构。更进一步的，爆破是先采用水力钻孔岩石打眼工具打眼，然后用液态二氧化碳爆破系统进行爆破，大块垮落矸石通过爆破或破碎机破碎。更进一步的，充填区与破顶区间隔设置，以保证充填区相邻的破顶区的矸石可通过充填运岩机以最近距离的运送到充填区进行充填。更进一步的，充填区之间等间隔设置，更能有效的对顶板起到支撑作用。本发明的充填方法是在充填液压支架保护的条件下，将采空区破顶区的矸石通过充填运岩机对充填区进行充填，充填完毕后，再进行注浆固化，充填液压支架与充填运岩机和工作面注浆管路形成整体前移；本充填方法具有解决充填矸石量不足的问题、简化矿井充填系统、降低矸石运输费用、提高充填效率和降低工人劳动强度等优点，并且采用注浆固化可以提高充填体的强度和接顶，充填液压支架的挡矸板形成条带充填模板，可提高充填效率和减少安全隐患。
图I为本发明中采空区采岩充填工作面平面示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对该发明的具体实施方式
作进一步详细描述。如图I所示的，本发明提供的在煤矿采空区内采岩充填的方法包括以下步骤a)工作面的正常采煤作业；b)对采空区设计破顶区实施爆破卸顶；c)将爆破卸顶垮落的矸石通过充填运岩机对充填区进行分段充填；d)通过注浆固化系统对充填区进行注浆固化工作。更进一步的，为了保证充填的安全性和经济性，步骤a)之前可根据矿井的实际煤层地质条件，计算条带充填开采的参数，进行充填开采方案设计。充填开采方案设计的过程可参照现有技术中公开的方法计算。更进一步的，随着开采的继续，充填液压支架可随着工作面推进进行移动，充填重复步骤a)_d)的作业程序，直至充填开采区充填完毕。更进一步的，步骤b)还包括对工作面I上设置充填液压支架3，支护工作面顶板。充填液压支架后方有足够的作业空间，保证可工人操作的安全性。更进一步的，所述的充填区域的充填液压支架在靠近充填区一侧设置有正挡矸板，所述充填区一侧对应位置的充填液压支架的侧面上设置有第一侧挡矸板，所述充填区另一侧对应位置的充填液压支架的侧面上设置有第二侧挡矸板，所述的正挡矸板与第一侧挡矸板和第二侧挡矸板形成条带充填模板。每个充填区都设置有一套条带充填模板。所述的条带充填模板始终在充填液压支架的掩护下，可提高充填体成形效果和避免被压死。更进一步的，充填运岩机2设置在所述充填液压支架3上，以保证破顶区爆破卸顶垮落的矸石可以从采空区破顶区7运到相邻的充填区6中，并且随着工作面推进，充填运岩机2可随着充填液压支架3整体移动。根据本发明的一个实施例，充填运岩机2为液压马达驱动的侧卸式桥式结构,按大功率、高强度、耐磨和防爆等要求设计。
更进一步的，注浆固化系统中注浆管4铺设在充填液压支架底座3上，注浆软管5设在与充填区对应位置的充填液压支架3上，与充填液压支架3形成整体移动结构。注浆固化系统采用高强速凝固化技术和采面泵送系统构成，在桥梁、隧道和采矿等中所采用的注浆固化技术均可用于本发明的注浆固化中，本发明的注浆固化系统仅是为了将充填区固化接顶。根据本发明的一个实施例，充填固化中所采用的注浆管4采用无缝钢管，注浆软管5采用用高压钢编管。更进一步的，爆破先采用水力钻孔岩石打眼工具打眼，然后用液态二氧化碳爆破系统进行爆破，大块垮落矸石通过爆破或破碎机破碎。更进一步的，充填区6与破顶区7间隔设置，以保证充填区6相邻的破顶区7的矸石可通过充填运岩机2以最近距离的运送到充填区6进行充填。充填区之间等间隔设置。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式
进行了描述，以便本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式
的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
权利要求
1.一种在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于包括以下步骤a)工作面的正常采煤作业；b)对采空区设计破顶区实施爆破卸顶；c)将爆破卸顶垮落的矸石通过充填运岩机对充填区进行分段充填；d)通过注浆固化系统对充填区进行注浆固化工作。
2.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于步骤a)之前可根据矿井的实际煤层地质条件，计算条带充填开采的参数，进行充填开采方案设计。
3.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于重复步骤a)-d)的作业程序，直至充填开采区充填完毕。
4.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于上述步骤b)还包括对工作面上设置充填液压支架，支护工作面。
5.根据权利要求4所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于所述的充填区的充填液压支架在靠近充填区一侧设置有正挡矸板，所述充填区一侧对应位置的充填液压支架上设置有第一侧挡矸板，所述充填区另一侧对应位置的充填液压支架上设置有第二侧挡矸板，所述的正挡矸板与第一侧挡矸板和第二侧挡矸板形成条带充填模板。
6.根据权利要求4所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于所述充填运岩机设置在充填液压支架上，与充填液压支架形成整体移动结构。
7.根据权利要求4所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于所述注浆固化系统的注浆管铺设在充填液压支架底座上，注浆软管设置在与充填区对应位置的充填液压支架上，与充填液压支架形成整体移动结构。
8.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于步骤(c)所述爆破是先采用水力钻孔岩石打眼工具打眼，然后用液态二氧化碳爆破系统进行爆破。
9.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于所述充填区与破顶区间隔设置。
10.根据权利要求I所述的在煤矿采空区内采岩充填的方法，其特征在于所述充填区之间的距离相等。
全文摘要
本发明公开了一种在煤矿采空区内采岩充填的方法，包括以下步骤a)进行工作面的正常采煤作业。b)对采空区设计破顶区实施爆破卸顶。c)将爆破卸顶垮落的矸石通过充填运岩机对充填区进行分段充填。d)通过注浆固化系统对充填区进行注浆固化工作。本充填方法具有解决充填矸石量不足的问题、简化矿井充填系统、降低矸石运输费用、提高充填效率和降低工人劳动强度等优点，并且采用注浆固化可以提高充填体的强度和接顶。
文档编号E21F15/00GK102937035SQ20121044755
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者吕文玉, 伍厚荣, 王寿全, 蒋志刚 申请人:四川省煤炭产业集团有限责任公司, 西安科技大学