一种综放工作面膏体充填采煤方法与流程

本发明属于采煤方法，具体涉及一种综放工作面膏体充填采煤方法。

背景技术：

1、随着我国经济的快速发展，能源的需求、“三下压煤”对能源制约的矛盾日益突出。城镇、村庄、铁路、公路等基础设施大规模建设，建筑物压占了大量的煤炭资源，使许多煤炭规划区内已经探明的资源无法开采或难以开采，造成了煤炭资源的浪费。膏体充填可以大幅度提高煤炭资源采出率，为煤矿可持续发展创造有利条件，显著提高煤矿安全保障度。

2、目前对于厚煤层膏体充填通常采用分层膏体充填开采。即将厚煤层划分为若干分层，首先开采某一分层，并进行膏体充填采空区，等充填体凝固到一定强度后，再回采其余分层。分层充填工作面巷道掘进工程量大，受隔离和充填体凝固的时间影响，采煤效率及产量远低于综采放顶煤工作面。但由于综放开采主要是利用矿山压力作用使顶部煤体破碎冒落，顶板稳定性不易保证，充填控制地表沉陷效果较差，尚未形成厚煤层综放充填开采技术。所以控制综放工作面前期顶板稳定及应用膏体充填开采是需要解决的一大问题。

技术实现思路

1、针对综放开采过程中会使顶部煤体破碎冒落，顶板稳定性不易保证，充填控制地表沉陷效果较差，尚未形成厚煤层综放充填开采技术的问题，本发明提供了一种综放工作面膏体充填采煤方法，在合理设计放顶煤工作面参数的基础上进行膏体充填方法，以提高煤炭资源采出率，避免地表生态破坏的方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

3、一种综放工作面膏体充填采煤方法，包括以下步骤：

4、步骤1：根据矿井“三下”压煤情况，按规程规范确定膏体充填区域；

5、步骤2：根据矿井“三下”压煤情况，按规程规范划定井下需要采用膏体充填的区域；

6、进一步地，所述步骤2具体过程如下，将基本顶视为四周固支的薄板：

7、步骤2.1：工作面长度较短、推进长度较小条件下，基本顶岩层未达到极限抗拉强度，顶板结构完整；

8、步骤2.2：工作面继续向前推进，悬露基本顶边界及中部弯矩增大，弯矩最大值产生在长边中部，达到抗拉强度后产生断裂；

9、步骤2.3：随着基本顶悬露面积增大，短边(工作面长度方向)也产生断裂；

10、步骤2.4：悬露基本顶四周裂缝贯通，板中部弯矩也达到最大值，最终形成o-x形破断。

11、步骤3：根据顶板破断规律，布置工作面长度，工作面后方基本顶悬顶长度应小于基本顶垮落长度；

12、进一步地，所述步骤3具体过程如下：

13、步骤3.1：在综放工作面后方直接顶冒落范围内进行膏体充填，通常膏体浆液最大自流距离约30m，充填管道滞后工作面30m可保证充填膏体不会影响液压支架动作，同时也可保证基本顶完整。

14、步骤4：当为低瓦斯矿井时，利用相邻区段运输或回风顺槽布置充填管路，滞后工作面约30m施工钻孔向本区段采空区注入膏体；

15、进一步地，所述步骤4具体过程如下：

16、步骤4.1：为低瓦斯矿井时，利用相邻区段运输或回风顺槽布置充填管路，本区段巷道掘进时可与相邻区段顺槽同时掘出，由于膏体充填工作面矿压较小，区段间可留设15m小煤柱护巷；

17、步骤4.2：滞后工作面20～30m由相邻区段施工钻孔向本区段采空区注入膏体。

18、步骤5：当为高瓦斯布置有瓦斯抽放巷时，可利用瓦斯抽放巷向采空区施工钻孔，对采空区进行充填；

19、进一步地，所述步骤5具体过程如下：

20、步骤5.1：为高瓦斯布置有瓦斯抽放巷时，通常岩层垮落角α为60°～70°，高抽巷应布置与垮落角影响范围之外；

21、步骤5.2：利用瓦斯抽放巷向采空区施工钻孔，滞后工作面20～30m由相邻区段施工钻孔对采空区进行充填。

22、与现有技术相比本发明具有以下优点：

23、(1)特厚煤层进行综放开采条件下，以往无法采用膏体充填方式保护地表生态，而本方法无需布置分层开采工作面，既可发挥综放开采方式高效生产优势，也可提高膏体充填开采效率，这是以往的采煤方法不具有的；

24、(2)充填管路系统布置灵活。低瓦斯矿井条件下，可利用上下区段布置充填管路，高瓦斯矿井条件下，可利用瓦斯高抽巷布置充填管路；

25、(3)若利用相邻区段回采巷道布置充填管路，掘进本区段回采巷道时，同时掘出下区段顺槽，可实现一巷多用，缓解区段间采掘接续紧张，同时膏体充填工作面矿压较小，可减小区段煤柱尺寸，提高资源采出率；

26、(4)若利用瓦斯高抽巷布置充填管路，通过合理设计使高抽巷位于岩层垮落范围之外，可用作本区段及下区段瓦斯抽放，减少巷道掘进工程量；

27、(5)矸石、粉煤灰等作为充填材料的重要组成成分，消除了地面的矸石山、减少侵占土地和减少对环境的污染，同时消除了矸石山的坍塌或引爆等事故隐患，减少粉煤灰对环境的污染。

技术特征：

1.一种综放工作面膏体充填采煤方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种综放工作面膏体充填采煤方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程如下：

3.根据权利要求1所述的一种综放工作面膏体充填采煤方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程如下：

4.根据权利要求1所述的一种综放工作面膏体充填采煤方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：

5.根据权利要求1所述的一种综放工作面膏体充填采煤方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程如下：

技术总结
本发明公开了一种综放工作面膏体充填采煤方法，属于采煤方法技术领域。针对“三下”厚煤层膏体充填无法进行综放开采的问题，传统厚煤层膏体充填通常采用分层膏体充填开采，由于分层充填工作面巷道掘进工程量大，受隔离和充填体凝固的时间影响，采煤效率及产量远低于综采放顶煤工作面，而本发明较传统厚煤层分层充填工作面可提高生产效率、减小巷道掘进工程量，依据基本顶岩层破断规律，合理布置工作面参数及充填参数，维护采空区上覆岩层结构稳定，同时可充分利用工作面巷道布置充填管路，实现一巷多用，优化采煤‑充填系统。

技术研发人员：宋光远,申骏超,牛丽菊
受保护的技术使用者：山西中矿充填科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15