一种放顶煤采空区充填方法

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体是一种利用充填材料对放顶煤采空区进行充填的方法。


背景技术：

2.煤炭一直以来都是我国的基础能源和重要的工业原料，因可靠性、价格的稳定性和利用的可洁净性，使其将在未来很长的阶段内占据我国主体能源地位。
3.我国厚煤层储量大，主要分布在西北地区。目前对于厚煤层的开采方法主要有分层开采法和综采放顶煤开采法。相比分层开采，综合机械化放顶煤技术它具有高产、高效、高块率，巷道掘进率低、成本低、投资少，巷道布置与系统简单，经济效益与安全性高等优点；但在实践中也发现该方法的自燃发火严重与工作面的瓦斯绝对涌出量大，对瓦斯超限治理与采空区自燃发火防灭火比较困难；而且现有建(构)筑物下、铁路下、水体下的综合机械化放顶煤技术无法实现与充填开采的结合使用。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种放顶煤采空区充填方法，能够确保上个工作面采空区与下工作面之间的瓦斯超限治理与采空区自燃发火防灭火工作安全进行，而且能够更好的实现综合机械化放顶煤技术与充填开采的结合使用。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种放顶煤采空区充填方法，包括以下步骤：
7.(1)在采区煤层上方开拓充填巷道，该巷道位于岩层中，服务年限短，巷道采用直强半圆拱型，锚网喷支护，锚杆型号φ20
×
2400螺纹钢锚杆，间排距800
×
800mm，维护条件好，维护费用低，减少支护成本。
8.(2)将采区划分为若干综合机械化放顶煤开采工作面，工作面之间留设煤柱；
9.(3)在步骤(1)的充填巷道内，由巷道内侧向采取煤层方向打设充填钻孔，钻孔间距为200m。充填钻孔深度与方位角随着放顶煤工作面位置而变化，充填钻孔倾角由工作面与充填巷道间的平距决定，且打设充填钻孔的排数与放顶煤工作面的个数相等，一排充填钻孔服务一个综合机械化放顶煤工作面；
10.(4)将充填材料送至采区的充填巷道，由充填钻孔输送到放顶煤工作面后方采空区内，充填处距离放顶煤工作面距离小于等于100m；
11.(5)依次回采放顶煤工作面，并采用步骤(4)的方式充填采空区；
12.(6)在充填处距离停采线的距离小于等于100m时，在停采线构筑隔离墙，继续充填隔离墙后的采空区；
13.(7)重复步骤(4)-步骤(6)，直至整个采区所有放顶煤工作面采空区充填完成。
14.优选地，步骤(1)中的充填巷道布置在岩层中。
15.优选地，步骤(4)在充填材料时，在充填巷道内设置填充管路用于采空区材料填
充。
16.优选地，步骤(4)在充填材料时，需要根据放顶煤工作面推进距离调整充填钻孔的方位角与深度。
17.优选地，步骤(1)中的充填巷道沿着煤层走向在上位岩层中按中线掘进。
18.本发明的有益效果在于：
19.本发明通过在工作面之间留设煤柱能够确保上个工作面采空区与下工作面之间的瓦斯超限治理与采空区自燃发火防灭火工作安全进行，本发明通过上部填充巷道的设置，充填方式简单有效，实现了综合机械化放顶煤开采与充填开采的完美结合，能够通过充填结合实现建(构)筑物下、铁路下、水体下压煤地质条件下的厚煤层的综合机械化放顶煤技术的应用，实现了厚煤层绿色、安全开采；具有很好的推广性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为综采放顶煤工作面的充填开采方法充填区域划分示意图。
22.图2为综采放顶煤工作面充填开采平面示意图。
23.图3为综采放顶煤工作面充填开采剖面示意图。
24.图4为综采放顶煤工作面充填巷道与充填位置关系钻孔示意图。
25.图5为充填巷道支护断面图。
26.图中：1-采区巷道；2-采区停采线；3-采区边界；4-综合机械化放顶煤工作面；5-工作面留设煤柱；6-充填巷道；7-充填材料输送路线；8-充填钻孔；9-放顶煤工作面开采位置；10-采空区充填位置。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.如图1至图5所示，本实施例提供一种放顶煤采空区充填方法，包括以下步骤：
29.步骤一：如图2、图3所示，在采区煤层上方开拓充填巷道6，该巷道位于岩层中，为整个采区充填工艺服务，巷道位于采区中间，平行于煤层走向按中线掘进。充填巷道6位于岩层中，能适应地质构造的变化，便于保持一定的方向与坡度，可在较长距离内直线布置，弯曲转折少，减少充填管道的当量长度与沿程阻力；其次，充填巷道6采用直强半圆拱型巷道，锚网喷支护，锚杆型号φ20
×
2400螺纹钢锚杆，间排距800
×
800mm，服务年限短，巷道维护条件好，维护费用低，减少支护成本；
30.步骤二：如图1所示，将采区根据矿井综合机械化程度，划分为若干综合机械化放顶煤开采工作面4，具体划分方式为本领域技术人员所熟知的现有划分方式，在此不作详细
描述，工作面之间留设一定宽度的煤柱5，本实施例的煤柱5的宽度采用本领域技术人员所熟知的现有方式确定，在此不作具体描述，确保上个工作面采空区与下工作面之间的瓦斯超限治理与采空区自燃发火防灭火等安全工作的进行；
31.步骤三：如图2、图3所示，在充填巷道6内，由巷道内侧向采取煤层方向打设充填钻孔8，钻孔间距200m，钻孔直径大于充填管路管径，充填钻孔8深度与方位角随着放顶煤工作面4位置而变化，充填钻孔8倾角由工作面与充填巷道间的平距决定，且打设充填钻孔8的排数与放顶煤工作面4的个数相等，一排充填钻孔8服务一个综合机械化放顶煤工作面4；
32.步骤四：如图5所示，将充填材料送至采区充填巷道6，由充填钻孔8输送到放顶煤工作面后方采空区10内，充填处距离放顶煤工作面距离小于等于100m，所使用的充填钻孔8随着放顶煤工作面9推进而逐渐前移，即使用的充填钻孔8根据放顶煤工作面9的位置重新钻孔或是提前钻孔设置，钻孔设置见步骤三；
33.步骤五：如图2所示，依次回采放顶煤工作面4，并按照步骤4充填采空区10；
34.步骤六：如图2所示，在充填处距离停采线2的距离小于等于100m时，在停采线2构筑隔离墙，继续充填隔离墙后的采空区；
35.步骤七：如图2所示，重复上述步骤四-步骤六，直至整个采区所有放顶煤工作面采空区充填完成。
36.本实施例所述的采区巷道1、采区停采线2、采区边界3、综合机械化放顶煤工作面4、工作面留设煤柱5、充填巷道6、充填材料输送路线7、充填钻孔8、放顶煤工作面开采位置9、采空区充填位置10均采用本领域技术人人员所熟知的现有设置，在此不作详细描述。
37.本实施例的回采工作、充填工作均采用本领域技术人员所熟知的现有工作方式，在此不再作详细描述。
38.本实施例通过在工作面之间留设煤柱能够确保上个工作面采空区与下工作面之间的瓦斯超限治理与采空区自燃发火防灭火工作安全进行，本发明通过上部填充巷道的设置，充填方式简单有效，实现了综合机械化放顶煤开采与充填开采的完美结合，能够通过充填结合实现建(构)筑物下、铁路下、水体下压煤地质条件下的厚煤层的综合机械化放顶煤技术的应用，实现了厚煤层绿色、安全开采；具有很好的推广性。
39.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。