一种固体充填与综采混合式工作面开采方法
【专利摘要】一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，将固体充填与综采相结合布置于同一采煤工作面进行协调联合开采的方法；采用走向长壁后退式采煤，其割煤、装煤、运煤工序与综采工艺相同，混合式工作面固体充填段采用充填采煤液压支架支护顶板，通过悬挂于充填采煤液压支架后、下方的多孔底卸式输送机将固体充填物料回填采空区管理顶板，综采段采用综采液压支架支护顶板，垮落法管理采空区。本开采方法有利于发挥固体充填与综采双重优势，固体充填减少了矸石、粉煤灰、建筑垃圾等固体废弃物地面堆积造成的环境污染问题，与综采结合加长工作面长度，减少了回采巷道的掘进，提高了工作面的单产单效，满足现代化矿井对生产能力的要求。
【专利说明】一种固体充填与综采混合式工作面开采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿开采工艺【技术领域】，尤其涉及适用于煤矿矸石产量大的一种井下固体充填与综采混合式工作面开采方法。
【背景技术】
[0002]随着煤炭资源绿色开采理念的提出，现代化矿井在高产量下产生的大量矸石等固体废弃物开始应用于井下采空区回填，固体充填采煤技术提供了一种将矿区固体物料通过固体充填设备运至井下回填处理的新途径，在“三下”开采中取得显著效果，但由于受固体充填采煤设备及充填技术本身工艺的限制，使得目前固体充填采煤工作面长度较短，一般在60?150m，且根据不同充填开采目的，一般需对固体充填物料进行反复推压夯实，工艺相对复杂，因此，固体充填工作面单产单效较低。如何既能将矿井固体物料用于井下充填，又能保障工作面产量满足生产能力的要求成为一些现代化矿井面临的问题。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是针对现代化矿井固体废弃物井下处理及对生产能力要求的问题，结合固体充填综采与综采的技术优势，提供一种既能实现固体物料充填又能发挥综采高产高效优势的固体充填与综采混合式工作面开采方法。
[0004]技术方案:本发明的固体充填与综采混合式工作面开采方法，包括如下步骤:
[0005]a.按照综采回采巷道布置方式掘进固体充填与综采混合式工作面的回采巷道；
[0006]b.在区段运矸巷与区段运煤巷掘至区段边界时开切眼，在切眼内自区段运矸巷至区段运煤巷方向依次布置充填采煤液压支架与综采液压支架两种支架，构成固体充填段与综采非充填段的混合式工作面支护设备，在两种支架之间设置过渡液压支架实现两种支架间的平稳过渡；将充填采煤液压支架布置于固体充填段，综采液压支架布置于综采非充填段，过渡液压支架布置于混合式工作面固体充填与综采中间过渡段；机头升降平台布置于区段运矸巷内，通过液压缸软连接于自移式固体物料转载输送机上，随之向前移动；机尾升降平台布置于固体充填段末端充填采煤液压支架的后顶梁下方，通过液压缸软连接于充填采煤液压支架上，随之向前移动；
[0007]c.回采作业时，从区段边界切眼处后退式推进固体充填与综采混合式工作面，利用采煤机自固体充填段向综采非充填段方向实施端头斜切进刀割煤；依次推移充填采煤液压支架、过渡液压支架、综采液压支架，进行及时支护，并随之推移运煤刮板输送机；待采煤机割至另一端头并实施斜切进刀，完成移架、推溜之后，控制多孔底卸式输送机上的卸料口开闭，对固体充填段进行充填落料作业；待固体充填段充填作业完成后，将多孔底卸式输送机推移一个步距；然后自综采非充填段向固体充填段方向实施反向割煤、移架、推溜、充填落料、推移多孔底卸式输送机作业；完成混合式工作面的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机的循环作业；自固体充填段至综采非充填段方向，混合式工作面后方采空区分别由固体充填物料及垮落矸石管理采空区顶板；
[0008]d.随着混合式工作面向前推进一个步距，在区段运矸巷内构筑巷旁充填体，完成该步距内的沿空留巷作业；
[0009]e.重复步骤C、d，直至完成整个固体充填与综采混合式工作面的开采作业。
[0010]所述混合式工作面的固体充填段长度根据固体物料供应能力及充填密实度要求确定，长度小于150m。
[0011]在所述充填采煤液压支架的后底座留有安装夯实机构或安设挡矸板的插孔，根据需要安装夯实机构或挡矸板，在挡矸板上装有实现挡矸板上下伸缩的液压缸，以防止固体充填物料涌入工作面，同时为固体物料向高处堆积提供条件。
[0012]在所述过渡液压支架靠近综采非充填段一侧安设侧护板，以减少综采非充填段垮落矸石向固体充填段涌入。
[0013]在所述充填采煤液压支架及过渡液压支架的后顶梁尾部均安设护板，起到保护多孔底卸式输送机作用。
[0014]有益效果:由于采用了上述技术方案，本发明有效解决了在同一采煤工作面实现固体充填与综采混合式开采的技术难题；混合式工作面固体充填综采段采用矸石、粉煤灰、建筑垃圾等固体充填物料回填采空区，减少其地面堆积排放造成的环境污染，既可以单纯以处理固体废弃物为目的，也可以根据需要设计达到保护地表建构筑物目的，综采段加大工作面长度，提高了工作面单产单效，解决了现代化矿井对产量的要求；区段运矸巷采用沿空留巷技术，减少回采巷道掘进，节约生产成本，并提高了煤炭资源回收率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的混合式工作面设备布置图；
[0016]图2是图1中的充填段1-1剖面设备布置图；
[0017]图3是图1中的混合式工作面过渡段I1-1I剖面设备布置图；
[0018]图4是图1中的综采段II1-1II剖面设备布置图。
[0019]图中:1-区段运矸巷，2-区段运煤巷，3-巷旁充填体，4-固体物料充填体，5-采空区垮落矸石，6-固体物料带式输送机，7-自移式固体物料转载输送机，8-破碎机，9-运煤转载机，10-运煤带式输送机，11-采煤机，12-运煤刮板输送机，13-充填采煤液压支架，14-过渡液压支架，15-综采液压支架，16-多孔底卸式输送机，17-机头升降平台，18-机尾升降平台，19-卸料口，20-挡矸板，21-侧护板，22-护板。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述:
[0021]本发明的固体充填与综采混合式工作面开采方法:具体步骤如下:
[0022]a.首先按照综采回采巷道布置方式掘进固体充填与综采混合式工作面的区段运矸巷和区段运煤巷；回采巷道贯通后，根据固体充填物料的供应能力及充填密实度要求确定混合式工作面固体充填段长度与综采非充填段长度，要求固体充填段长度小于150m ；
[0023]b.回采巷道掘进完成后，在切眼内布置由采煤机11、刮板输送机12、充填采煤液压支架13、过渡液压支架14、综采液压支架15、多孔底卸式输送机16、机尾升降平台18构成的混合式工作面采煤、装运煤、支护、充填落料等关键设备，在区段运矸巷I与区段运煤巷2掘至区段边界时开切眼，在切眼内自区段运矸巷I至区段运煤巷2方向依次布置充填采煤液压支架13与综采液压支架15两种支架，构成固体充填段与综采非充填段的混合式工作面支护设备，在两种支架之间设置过渡液压支架14实现两种支架间的平稳过渡；将充填采煤液压支架13布置于固体充填段，综采液压支架15布置于综采非充填段，过渡液压支架14布置于混合式工作面固体充填与综采中间过渡段；在区段运矸巷I中布置由机头升降平台17、自移式固体物料转载输送机12、固体物料带式输送机11构成的固体充填物料转载、运输关键设备；工作面设备安装完毕后，采用后退式推采固体充填与综采混合式工作面；将机头升降平台17布置于区段运矸巷内，通过液压缸软连接于自移式固体物料转载输送机7上，随之向前移动；机尾升降平台18布置于固体充填段末端充填采煤液压支架13的后顶梁下方，通过液压缸软连接于充填采煤液压支架13上，随之向前移动；在所述充填采煤液压支架13的后底座留有安装夯实机构或安设挡矸板20的插孔，根据需要安装夯实机构或挡矸板20，在挡矸板20上装有实现挡矸板20上下伸缩的液压缸，以防止固体充填物料涌入工作面，同时为固体物料向高处堆积提供条件；在所述过渡液压支架14靠近综采非充填段一侧安设侧护板21，以减少综采非充填段垮落矸石向固体充填段涌入；在所述充填采煤液压支架13及过渡液压支架14在的后顶梁尾部均安设护板22，起到保护多孔底卸式输送机作用。在区段运煤巷2布置由破碎机8、运煤转载机9、运煤带式输送机10构成的煤炭破碎、转载、运输关键设备；
[0024]c.回采作业时，从区段边界切眼处后退式推进固体充填与综采混合式工作面，利用采煤机11自固体充填段向综采非充填段方向实施端头斜切进刀割煤；依次推移充填采煤液压支架13、过渡液压支架14、综采液压支架15，并进行及时支护，随之推移运煤刮板输送机17 ;待采煤机11割至另一端头并实施斜切进刀，完成移架、推溜之后，控制多孔底卸式输送机16上的卸料口 19开闭，对固体充填段进行充填落料作业；待固体充填段充填作业完成后，将多孔底卸式输送机16推移一个步距；然后自综采非充填段向固体充填段方向实施反向割煤、移架、推溜、充填落料、推移多孔底卸式输送机16作业；完成混合式工作面的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机16的循环作业；自固体充填段至综采非充填段方向，混合式工作面后方采空区分别由固体充填物料9及垮落矸石10管理采空区顶板；
[0025]d.随着混合式工作面向前推进一个步距，在区段运矸巷I内构筑巷旁充填体3，完成该步距内的沿空留巷作业；
[0026]e.重复步骤C、d，直至完成整个固体充填与综采混合式工作面的开采作业。
[0027]固体充填与综采混合式工作面开采作业:综采混合式工作面开采作业主要由工作面采煤、固体充填段充填及区段运矸巷沿空留巷三部分组成；回采作业时，从区段边界切眼处后退式推进固体充填与综采混合式工作面，首先启动采煤机11自固体充填段向综采非充填段方向实施端头斜切进刀割煤；随采煤机割煤，依次推移充填采煤液压支架13、过渡液压支架14、综采液压支架15，进行及时支护；随之推移刮板输送机12，完成采煤作业；待采煤机11割至另一端头并实施斜切进刀，完成移架、推溜之后，依次启动多孔底卸式输送机16、自移式固体物料转载输送机7、固体物料带式输送机6，然后操作多孔底卸式输送机16上卸料口 19的开闭对固体充填段进行充填落料，固体充填段充填落料完成后将多孔底卸式输送机16推移一个步距，完成固体充填段采空区充填作业；然后自综采非充填段向固体充填段方向实施反向割煤、移架、推溜、充填落料、推移多孔底卸式输送机16作业；完成混合式工作面的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机16的循环作业；自固体充填段至综采非充填段方向，工作面后方采空区分别由固体充填物料9及垮落矸石10管理采空区顶板；随着混合式工作面的采煤、充填作业，在区段运矸内通过人工垒砌矸石袋或者浇筑混凝土等形式构筑巷旁充填体3，以完成一个步距内的沿空留巷工序；重复以上混合式工作面采煤、固体充填段充填以及区段运矸巷沿空留巷作业，以循环完成固体充填与综采混合式工作面开采作业；固体充填与综采混合式开采工作面后退式推进至上山保护煤柱边界，然后接替至下一个混合式工作面。
【权利要求】
1.一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，其特征在于包括如下步骤: a.按照综采回采巷道布置方式掘进固体充填与综采混合式工作面的回采巷道； b.在区段运矸巷(I)与区段运煤巷(2)掘至区段边界时开切眼，在切眼内自区段运矸巷(I)至区段运煤巷(2)方向依次布置充填采煤液压支架(13)与综采液压支架(15)两种支架，构成固体充填段与综采非充填段的混合式工作面支护设备，在两种支架之间设置过渡液压支架(14)实现两种支架间的平稳过渡；将充填采煤液压支架(13)布置于固体充填段，综采液压支架(15)布置于综采非充填段，过渡液压支架(14)布置于混合式工作面固体充填与综采中间过渡段；机头升降平台(17)布置于区段运矸巷内，通过液压缸软连接于自移式固体物料转载输送机(7)上，随之向前移动；机尾升降平台(18)布置于固体充填段末端充填采煤液压支架(13)的后顶梁下方，通过液压缸软连接于充填采煤液压支架(13)上，随之向前移动； c.回采作业时，从区段边界切眼处后退式推进固体充填与综采混合式工作面，利用采煤机(11)自固体充填段向综采非充填段方向实施端头斜切进刀割煤；依次推移充填采煤液压支架(13)、过渡液压支架(14)、综采液压支架(15)，进行及时支护，并随之推移运煤刮板输送机(17);待采煤机(11)割至另一端头并实施斜切进刀，完成移架、推溜之后，控制多孔底卸式输送机(16)上的卸料口(19)开闭，对固体充填段进行充填落料作业；待固体充填段充填作业完成后，将多孔底卸式输送机(16)推移一个步距；然后自综采非充填段向固体充填段方向实施反向割煤、移架、推溜、充填落料、推移多孔底卸式输送机(16)作业；完成混合式工作面的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机(16)的循环作业；自固体充填段至综采非充填段方向，混合式工作面后方采空区分别由固体充填物料(9)及垮落矸石(10)管理采空区顶板； d.随着混合式工作面向前推进一个步距，在区段运矸巷(I)内构筑巷旁充填体(3)，完成该步距内的沿空留巷作业； e.重复步骤c、d，直至完成整个固体充填与综采混合式工作面的开采作业。
2.根据权利要求1所述的一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，其特征在于:所述混合式工作面的固体充填段长度根据固体物料供应能力及充填密实度要求确定，长度小于150m。
3.根据权利要求1所述的一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，其特征在于:在所述充填采煤液压支架(13)的后底座留有安装夯实机构或安设挡矸板(20)的插孔，根据需要安装夯实机构或挡矸板(20)，在挡矸板(20)上装有实现挡矸板(20)上下伸缩的液压缸，以防止固体充填物料涌入工作面，同时为固体物料向高处堆积提供条件。
4.根据权利要求1所述的一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，其特征在于:在所述过渡液压支架(14)靠近综采非充填段一侧安设侧护板(21)，以减少综采非充填段垮落矸石向固体充填段涌入。
5.根据权利要求1所述的一种固体充填与综采混合式工作面开采方法，其特征在于:在所述充填采煤液压支架(13)及过渡液压支架(14)的后顶梁尾部均安设护板(22)，起到保护多孔底卸式输送机作用。
【文档编号】E21C41/16GK104405437SQ201410526314
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】张吉雄, 王东升, 李剑, 康涛, 赵叙 申请人:中国矿业大学