一种连续采煤机膏体充填开采方法
【专利摘要】本发明属采煤设备的应用及采煤方法的【技术领域】，为了解决现有“三下”压煤充填其成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配和同步，充填后采空区密实效果不理想等问题，提供一种连续采煤机膏体充填开采方法，对开采区域中部布置主、辅巷，两条巷间隔采用联络巷贯通，主、辅运巷两侧布置回采支巷，支巷两侧布置采硐回采。连续采煤机在一侧支巷回采，膏体充填系统在另一侧支巷内进行采空区充填。实现了采煤与充填平行作业，降低煤炭开采对地表建（构）筑物以及生态环境损害，提高“三下”采煤的经济效益，采充效率高，设备移动灵活，工艺先进，是十分理想的“三下”压煤开采方法。
【专利说明】一种连续采煤机膏体充填开采方法
【技术领域】
[0001]本发明属于采煤设备的应用及采煤方法的【技术领域】，具体涉及一种连续采煤机膏体充填开采方法，为“三下”压煤的连续采煤机开采方法。
【背景技术】
[0002]充填开采已经成为解决“三下”采煤的有效技术途径。目前，国内与充填开采相配套的采煤技术主要有巷采(条带式)、长壁式普采(炮采)和长壁式综采等三种方式，但在应用过程中也存在一些问题和不足，如:充填成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配、同步，充填后采空区密实效果不理想等问题。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有“三下”压煤充填其成本高、效率低，与之配套的充填材料多为固体充填料，运输工程量大，充填速度慢，运输和填充较难匹配、同步，充填后采空区密实效果不理想等问题，提供了一种连续采煤机膏体充填开采方法，采用连续采煤机短壁开采技术配合膏体充填技术解决“三下”压煤的开采方法，实现“三下”压煤安全高效开采的同时，严格控制岩层移动和地表沉陷，降低煤炭开采对地表建(构)筑物以及生态环境的损害。
[0004]本发明由如下技术方案实现的:一种连续采煤机膏体充填开采方法:在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
[0005]具体步骤为:
(1)巷道布置:在开采区域中部平行布设主巷和辅巷，主巷和辅巷之间横向间隔布设联络巷道，贯通主巷和辅巷；在主巷和辅巷的外侧分别布设回采支巷，回采支巷采硐回采完毕后充填；
(2)布置安装采掘设备与充填设备:工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备:充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置:井下膏体充填管路、充填管路控制阀、临时充填密闭墙；
(3)开采及充填:A.连续采煤机采掘:回采支巷采用连续采煤机以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置进行支巷内煤炭运输；主运输巷道内布置行走式给料破碎转载机和胶带输送机，接收和运输运煤装置采运的煤炭，连续采煤机采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采；B.采空区充填:连续采煤机退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，在已回采的支巷内布置膏体充填管路、管路控制阀，在采硐口安设充填密闭墙封闭采空区，在充填密闭墙顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区；
(4)充填系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机进入另一侧支巷进行回采，形成米充平行作业系统。
[0006]所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机、运煤装置、行走式给料破碎转载机、胶带输送机，运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。所述回采支巷两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。连续采煤机膏体充填工艺参数为:回采支巷和充填支巷宽5.4m，长< 120m，连续采煤机斜切进刀角度40°?60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
[0007]设置短壁充填开采区域:按照“三下”压煤赋存地质条件和规则形状，确定工作面主、辅运输巷道布置方式，双翼布置回采支巷，采用由里向外逐个支巷回采和充填。支巷内采硐布置方式根据顶底板情况，采用单翼或双翼布置方式进行回采。
[0008]布置安装采掘设备与充填设备:在采煤开始的第一支巷迎头布置采掘、支护、运输设备:连续采煤机、运煤车或梭车、行走式给料破碎转载机、胶带输送机；地面布置膏体充填设备:充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置:井下充填料运输管路、管路控制阀、充填密闭墙。
[0009]膏体充填材料制备:基于煤层的赋存条件和地质条件，根据充填强度、充填倍线和充填距离的要求制备膏体充填料浆，充填料浆强度适宜、成本合理。
[0010]连续采煤机采掘与采空区充填:按照充填开采区域巷道布置方式和支巷回采顺序，进行采掘与充填平行作业。即连续采煤机在主运输巷道左侧支巷回采，采用膏体充填料浆对右侧支巷采空区进行充填，完成一个工作循环后，连续采煤机进入右侧支巷道回采，调整充填管路对左侧支巷采空区进行充填，如此反复直到所有支巷充填完毕。
[0011]连续采煤机采掘:在支巷布置完毕后，将连续采煤机布置至支巷迎头，按照先左后右的方式双翼斜切进刀回采支巷两侧的煤柱；顶板条件较差时也可采用单侧斜切进刀方式进行回采。当支巷回采6?8个采硐作为一个循环结束后，退出采煤机组，进入另一侧支巷进行采硐回采。连续采煤机膏体充填工艺参数为:回采支巷和充填支巷宽5.4m，长< 120m，连续采煤机斜切进刀角度及连续采煤机割煤方向与支巷道夹角为40°?60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，采掘高度f 5m ;采掘能力:900t/h ;采掘机功率:340kW ;相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
[0012]在开采区域中部布置主、辅运输巷道，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
[0013]膏体充填料充填采空区:连采机退出采硐后，在采硐口安装专用模具构筑充填密闭墙封闭采空区，在密闭墙顶部留设充填眼，利用充填管路将膏体充填料浆输送至采空区进行充填。充填完毕后，密闭充填眼，料浆自行凝固，密实采空区。
[0014]本发明与【背景技术】相比:针对“三下”压煤的问题，采用连续采煤机采煤工艺和膏体充填技术对采空区进行充填，实现采充平行作业，在控制岩层移动和地表沉陷，降低煤炭开采对地表建(构)筑物以及生态环境的损害的同时，提高“三下”采煤的经济效益，此采煤方法工艺先进、科学合理、设备布置紧凑连续、安全稳定可靠，是十分理想的“三下”压煤绿色开采方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为连续采煤机双侧膏体充填开采工艺；图2为连续采煤机单侧膏体充填开采工艺。
[0016]图中:1_连续采煤机，2-运煤装置，3-充填密闭墙，4-主巷，5-辅巷，6-膏体充填区，7-充填管路，8-充填密实区，9-联络巷道，10-充填支巷，11-回采支巷，12-行走式给料破碎转载机，13-胶带输送机，14-管路控制阀。
【具体实施方式】
[0017]一种连续采煤机膏体充填开采方法，包括在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
[0018]具体包括如下步骤；
(1)巷道布置:在开采区域中部平行布设主巷4和辅巷5，主巷4和辅巷5之间横向间隔布设联络巷道9，贯通主巷4和辅巷5 ;在主巷4和辅巷5的外侧分别布设回采支巷11，回米支巷11米砸回米空后充填；
(2)布置安装采掘设备与充填设备:工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备:充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置:井下膏体充填管路7、充填管路控制阀14、临时充填密闭墙3 ;
(3)开采及充填:A.连续采煤机采掘:回采支巷11内采用连续采煤机I以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置2进行支巷内煤炭运输；主运输巷道4内布置行走式给料破碎转载机12和胶带输送机13，接收和运输运煤装置2采运的煤炭，连续采煤机I采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采采空区充填:连续采煤机I退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，充填支巷10内布置膏体充填管路7、管路控制阀14，在采硐口安设充填密闭墙3封闭采空区，在充填密闭墙3顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路7由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区；
(4)充填管路系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机I进入另一侧支巷进行回米，形成米充平行作业系统。
[0019]所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机1、运煤装置2、行走式给料破碎转载机12、胶带输送机13。所述运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。所述回采支巷11两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。连续采煤机膏体充填工艺参数为:回采支巷11和充填支巷10宽5.4m，长彡150m，连续采煤机斜切进刀角度40°?60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷(11)、充填支巷(10)及采硐之间不留设煤柱。
[0020]设置短壁充填开采区域:按照“三下”压煤赋存地质条件和规则形状，确定工作面主、辅运输巷道布置方式，双翼布置回采支巷，采用由里向外逐个支巷回采和充填。支巷内采硐布置方式根据顶底板情况，采用单翼或双翼布置方式进行回采。
[0021]布置安装采掘设备与充填设备:在采煤开始的第一支巷迎头布置采掘、支护、运输设备:连续采煤机、运煤车或梭车、行走式给料破碎转载机、胶带输送机；地面布置膏体充填设备:充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置:井下充填料运输管路、管路控制阀、充填密闭墙。
[0022]膏体充填材料制备:基于煤层的赋存条件和地质条件，根据充填强度、充填倍线和充填距离的要求制备膏体充填料浆，充填料浆强度适宜、成本合理，可以就地取材，例如采用建筑垃圾、井下矸石采用破碎机破碎后与粉煤灰、河砂(风积砂)、水泥、水、膨胀剂按一定比例混合后制成膏体状充填料浆，所述的比例以及膏体要满足的强度等技术要求，是本领域技术人员从根据工程目标要求结合现有技术中可以获知的。
[0023]连续采煤机采掘与采空区充填:按照充填开采区域巷道布置方式和支巷回采顺序，进行采掘与充填平行作业。即连续采煤机在主运输巷道左侧支巷回采，采用膏体充填料浆对右侧支巷采空区进行充填，完成一个工作循环后，连续采煤机进入右侧支巷道回采，调整充填管路对左侧支巷采空区进行充填，如此反复直到所有支巷充填完毕。
[0024]连续采煤机采掘:在支巷布置完毕后，将连续采煤机布置至支巷迎头，按照先左后右的方式双翼斜切进刀回采支巷两侧的煤柱；顶板条件较差时也可采用单侧斜切进刀方式进行回采。当支巷回采6?8个采硐作为一个循环结束后，退出采煤机组，进入另一侧支巷进行采硐回采。连续采煤机膏体充填工艺参数为:回采支巷和充填支巷宽5.4m，长< 120m，连续采煤机斜切进刀角度及连续采煤机割煤方向与支巷道夹角为40°?60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，采掘高度f 5m ;采掘能力:900t/h ;采掘机功率:340kW ;相邻的回采支巷、充填支巷及采硐之间不留设煤柱。
[0025]在开采区域中部布置主、辅运输巷道，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
[0026]膏体充填料充填采空区:连采机退出采硐后，在采硐口安装专用模具构筑充填密闭墙封闭采空区，在密闭墙顶部留设充填眼，利用充填管路将膏体充填料浆输送至采空区进行充填。充填完毕后，密闭充填眼，料浆自行凝固，密实采空区。
【权利要求】
1.一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:在开采区域中部布置主、辅运巷，两侧布置支巷同时作业，一侧支巷采用连续采煤机进行煤柱回采，另一侧支巷采用充填管路系统对采空区进行膏体充填，形成采充平行作业系统。
2.根据权利要求1所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:具体包括如下步骤: (1)巷道布置:在开采区域中部平行布设主巷(4)和辅巷(5)，主巷(4)和辅巷(5)之间横向间隔布设联络巷道(9)，贯通主巷(4)和辅巷(5);在主巷(4)和辅巷(5)的外侧分别布设回采支巷(11)，回采支巷(11)采硐回采空后充填； (2)布置安装采掘设备与充填设备:工作面落煤、装煤、运煤采用短壁机械开采的成套装备；地面布置膏体充填设备:充填材料储料仓、充填搅拌站、充填工业泵、地面充填料运输管路；井下膏体充填设备布置:井下膏体充填管路(7)、充填管路控制阀(14)、临时充填密闭墙(3); (3)开采及充填:A.连续采煤机采掘:回采支巷(11)内采用连续采煤机(I)以斜切进刀方式双翼或单翼进行割煤，运煤装置(2)进行支巷内煤炭运输；主运输巷道(4)内布置行走式给料破碎转载机(12)和胶带输送机(13)，接收和运输运煤装置(2)采运的煤炭，连续采煤机(I)采完6-8个采硐作为一个循环结束，退出连续采煤机组，进入另一侧回采支巷进行采硐回采采空区充填:连续采煤机(I)退出回采支巷后，回采支巷形成采空区，充填支巷(10)内布置膏体充填管路(7)、管路控制阀(14)，在采硐口安设充填密闭墙(3)封闭采空区，在充填密闭墙(3)顶部设充填眼，膏体充填料经充填泵加压后通过充填管路(7)由地面输送，最终通过充填眼对采空区进行充填，充填完毕后，密闭充填眼，密实采空区； (4)充填管路系统对采空区进行膏体充填同时，连续采煤机(I)进入另一侧支巷进行回米，形成米充平行作业系统。
3.根据权利要求2所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:所述短壁机械开采的成套装备包括连续采煤机(I)、运煤装置(2)、行走式给料破碎转载机(12)、胶带输送机(13)。
4.根据权利要求2或3所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:所述运煤装置为运煤车或梭车中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:所述回采支巷(11)两侧或单侧进行采硐回采，然后充填。
6.根据权利要求2所述的一种连续采煤机膏体充填开采方法，其特征在于:连续采煤机膏体充填工艺参数为:回采支巷(11)和充填支巷(10)宽5.4m，长< 120m，连续采煤机斜切进刀角度40°?60°，进刀宽度3.3m，进刀长度11m，相邻的回采支巷(11)、充填支巷(10)及采硐之间不留设煤柱。
【文档编号】E21F15/00GK104500070SQ201410694797
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】江小军, 周茂普, 高云峰, 郝万东, 石亮, 马进功, 桑朋德, 张振东, 杜涛, 毕建国, 石晓光, 高瑞文, 王宁 申请人:中国煤炭科工集团太原研究院有限公司, 山西天地煤机装备有限公司