一种连续采煤机宽煤柱窄条带中部点柱式采充方法与流程

1.本发明属于三下压煤开采技术领域，具体涉及一种连续采煤机宽煤柱窄条带中部点柱式采充方法。


背景技术：

[0002]“三下”压煤开采，对开采后地面的沉降量有严格的规范，一般地，为了更好地控制开采区域顶板上覆岩层的变形情况，条带式开采是常用的方法。因条带开采后采空区处置方式不同，最终地表沉降数量略有差异，条带采空区采用充填法控制顶板是比较常见的方法，其技术比较常见，但该开采技术中开采条带宽度的选择和充填体接顶率达不到设计要求而常常缺乏监测有可能造成采后地表沉降超出设计预估，从而造成不可挽回的损失。


技术实现要素：

[0003]
本发明针对现有条带式开采后采空区可能发生地表沉降的问题，提供一种连续采煤机宽煤柱窄条带中部点柱式采充方法。
[0004]
本发明通过采用宽煤柱窄条带开采方法来降低开采时带来的地表沉降，同时在间隔条带内留设点柱的方法加强充填效果，保证整个开采区域内开采后地表沉降值小于控制目标，同时能够提高资源回收率。
[0005]
本发明采用如下技术方案：一种连续采煤机宽煤柱窄条带中部点柱式采充方法，在待开采块段区域内，在三条大巷一侧长壁法布置充采双工作面。在工作面内平行于切眼方向划分数量不等的宽煤柱，可以称为第1煤柱、第2煤柱，
……
，第n煤柱，第n+1煤柱，第n+2煤柱，每个宽煤柱可采可安排不同轮次的窄条带进行回采，窄条带实施沿空留巷先预以保留，然后对采空区（回采后的窄条带）实行点柱式充填与完全充填相间的方法处理。
[0006]
具体包括如下步骤：第一步，在待开采块段区域内，在回风大巷、辅助运输大巷和主运输大巷的一侧采用长壁法布置充采双工作面，在工作面内平行于切眼方向划分若干宽煤柱，依次为第1煤柱、第2煤柱，
……
，第n煤柱，每个宽煤柱分成四个窄条带；第二步，第一轮开采与充填：a. 工作面双翼布置，形成全风压通风；b. 第1煤柱内，选取与切眼间隔3个窄条带距离的窄条带，在第2煤柱内，选取与第一煤柱选取的窄条带间隔3个窄条带距离的窄条带，两个选取的窄条带同时掘采，采煤与支护作业交替进行，两个选取的窄条带中部设置点柱；c. 选取的两个窄条带采煤与支护作业交替进行至点柱位置后，撤出设备；d. 设备撤出后，利用局部通风机通风，采用隔离装置进行隔离，并及时充填，同时，连续采煤机移动到同翼或另一翼相邻的两组煤柱，与前述相同的方式布置两条窄条带进行采煤与支护作业；
第三步，第二轮开采与充填：待第一轮充填条带达到一个月的强度后，选取剩余三个窄条带中部的窄条带，开始第二轮开采，与第一轮开采相同，同时推进2个窄条带，交替进行采煤和支护作业，采用点柱式采充；第四步，第三轮和第四轮开采与充填：待第二轮充填条带达到一个月的强度后，开采第一轮和第二轮充填条带中间的窄条带，并充填采空区，第三轮充填条带达到一个月的强度后，进行第四轮开采，开采剩余的一个窄条带，回收充填条带间的所有煤柱，第三轮和第四轮开采与充填采用全风压通风，全部采充法，不留点柱；第五步，收尾充填：在工作面进行第四轮充填体达到一个月强度后对切眼及回采巷道进行充填，待充填结束后，循环开始下一个工作面的开采充填作业。
[0007]
本发明的有益效果如下：1. 宽煤柱窄条带的开采方法，有序地实现煤炭的开采置换，使开采区资源到了有效回收，资源回收率可达90%以上；2. 该方法利用连续采煤机机动灵活的优势，采用双巷掘进为基础，实现了条带开采时采掘平行作业，提高连续采煤机开机时间，充分发挥了连续采煤机的截割能效；3. 充填技术的采用，能够用充填体替代煤体支撑采空区顶板，控制采空区顶板沉降量，达到采后地表沉降的总体控制目标，为减少因充填体因接顶率不高而影响整个充填体对顶板的控制效果，而采用在宽煤柱内窄条带开采时设置的“点柱”煤体实现了对充填体的充填效果的强化，保证开采区域内开采后地表沉降值小于控制目标能够完全实现。
附图说明
[0008]
图1为本发明点柱式采充工艺示意图；图2为宽煤柱窄条带示意图；图3为双巷掘进法点柱式采充系统布置示意图；图4为点柱式煤柱示意图；其中：1-回风巷一；2-进风巷；3-回风巷二；4-切眼；5-回风大巷；6-辅助运输大巷；7-主运输大巷；8-点柱；9-上一工作面已经充填区域；10-第一轮采充；11-第三轮采充；12-第二轮采充；13-第四轮采充；14-第一轮回采条带一；15-第一轮回采条带二；16-第一轮待充填条带；17-第一轮正在充填条带；18-连续采煤机；19-梭车；20-锚杆钻车；21-给料破碎机；22-胶带输送机；23-充填管路；24-加强锚索；25下一工作面待采煤体。
具体实施方式
[0009]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0010]
下面结合附图1~4所示，对本发明的具体实施方式做进一步说明。
[0011]
在待开采块段区域内，在回风大巷5，辅助运输大巷6，主运输大巷7三条大巷的一侧长壁法布置充采双工作面，双工作面共用巷道进风巷2，回风巷一1和回风巷二3与切眼4
组成，两个工作面形成全风压通风系，新鲜风流经辅助运输大巷6、主运输大巷7和进风巷2进入切眼4，经回风巷一1和回风巷二3与回风大巷5相连，形成全风压通风系统。在工作面内平行于切眼4方向划分数量不等的宽煤柱，可以称为第1煤柱、第2煤柱，
……
，第n煤柱，第n+1煤柱，第n+2煤柱，每个宽煤柱可采可安排不同轮次的窄条带进行回采，窄条带实施沿空留巷先预以保留，然后对采空区（回采后的窄条带）实行点柱式充填与完全充填相间的方法处理，实例中，第一轮与第二轮采用点柱式充填、第三轮与第四轮全部充填法管理顶板。
[0012]
实例中的宽煤柱宽度设计为26.4m，窄条带宽度设计为6.6m（两个连续采煤机全宽截割宽度），即宽煤柱分成四个窄条带，依次对每个条带进行开采并充填，分别为第一轮采充10、第二轮采充12、第三轮采充11、第四轮采充13。在单个回采工作面内第1和第2煤柱条带内布置掘进工作面。前两个煤柱窄条带开采完成后，此即第一轮待充填条带16和第一轮正在充填条带17，连续采煤机到相邻的第3第4煤柱内进行第一轮开采，此即第一轮回采条带一14和第一轮回采条带二15。采空区条带及时利用轻量化设计的隔离支架封堵隔离条带端头，利用布置好的的充填管路23，采用充填法充填采空区。为保证充填体强度及效果，宽煤柱第2轮开采充填必须待第1轮充填体强度达到要求后方可进行，一般充填后间隔时间不少于1月，其他轮次也应按照此规定执行。第二轮布置在宽煤柱剩余煤柱19.8m内中间布置，两连剩余煤柱经第三轮和第四轮采出并充填。
[0013]
为减少延长和缩减皮带的时间，应合理安排双翼交替作业顺序。
[0014]
采煤工艺：窄条带回采时，采煤环节主要采用连续采煤机双巷掘进工艺，掘进时主要分为切槽与采垛两步布置，本次矿井设计为切槽与采垛都为3.3 m。
[0015]
工作面布置在两个宽煤柱内以两个窄条带形式开采，第一和第二轮条带煤柱采用“点柱”式采充，采用局部通风机通风，第三和第四轮采用完全采充，全风压通风。
[0016]
采煤与充填工艺配合：采煤与充填工艺配合可分为多轮次进行，具体可按以下轮次执行。
[0017]
第一轮开采与充填a第一步工作面双翼布置，形成全风压通风；b第二步，与切相间隔19.8m和46.2m处布置两个窄条带同时掘采，两个窄条带的采煤与支护作业交替进行c 第三步，两个窄条带采煤与支护交替进行直至掘至点柱8位置，点柱8到回风巷二3与回风巷一1之间的部分分别是上一工作面已经充填区域9和下一工作面待采煤体25。
[0018]
d第四步，设备撤出后，利用局部通风机通风，采用轻量化设计的移动式隔离装置进行隔离，并及时充填。与此同时，连续采煤机移动到同翼相邻的两组煤柱与前述类似布置两条窄条带进行采煤与支护作业，也可选择在另一翼采用类似方法布置工作面进行回采。
[0019]
第二轮开采与充填当第一轮充填条带达到一个月的强度以后，在其一侧19.8m煤柱中部开始第二轮开采。与第一轮开采类似，同时推进2个窄条带，交替进行采煤和支护作业，此轮也采用点柱式采充。
[0020]
第三轮第四轮开采与充填。
[0021]
与第二轮类似，当第二轮条带达到一个月的强度后，开采第一轮与第二轮充填条
带之间的6.6 m煤柱并充填采空区。第三轮充填强度达到一个月后强度后，进行第四轮开采、回收充填条带间的所有煤柱。此第一第二轮不同的是，第三轮和第四轮开采与充填采用采风压通风全部采充法，不留点柱。
[0022]
收尾充填：在工作面进行第四轮充填体达到一个月强度后有计划地对切眼及回采巷道进行充填，待充填结束后，循环开始下一个工作面的开采充填作业。
[0023]
一般地，每一轮开采都同时在同一回采工作面两个宽煤柱内布置窄条带开采，推荐使用连续采煤机双巷掘进工艺，设备配置为连续采煤机18、梭车19、锚杆钻车20、给料破碎机21及胶带输送机22，如图3所示。利用连续采煤机截割，梭车运煤，经给料破碎机破碎转载后转运至胶带输送机后外运。
[0024]
一般地，窄条带宽度确定为连续采煤机截割宽度的两倍，国内常用的连续采煤机的截割宽度为3.3 m，因此，案例中窄条带宽度确定为6.6 m，宽煤柱宽度26.4 m，煤柱长度不超过150 m，宽煤柱条带宽度与窄条带的比宽度之比达4：1以上，比例越大，采空区上覆岩石控制的越好，地表沉降量越小。
[0025]
一般地，充填体接顶率对充填效果控制起主要因素，但充填体接顶率不容易控制和监测。为加强充填效果，采用点柱式充填工艺，如图4所示。点柱8具体实施工艺如下：在宽煤柱内的窄条带实现点柱式和完全采充工艺相间工艺。在点柱式充填条带下，该条带在条带中部留设不少于10 m长的煤柱不予开采，保留该煤柱实现支撑采空区顶板，实现点柱式开采充填，加强充填效果。为保证点柱的稳定性及强度，需对点柱加强支护，点柱两端施工加强锚索24，锚索长度不小于4 m，间排距1.5 m为宜。
[0026]
所述的采充工作面采用双翼布置，回采顺序采用双翼交替进行。
[0027]
宽煤柱内采用四轮窄条带采充，其第一轮与第二轮窄条带采充采用点柱式采充，第三轮第四轮窄条带采充采用完全采充，点柱式布置与完全采充相间布置。