固体与胶结体复合充填采煤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采煤方法技术领域，尤其涉及一种固体与胶结体复合充填采煤方法。
【背景技术】
[0002]煤炭占我国一次性能源消费总量的65%左右。根据我国已探明的能源储量构成以及现有的能源消费结构状况，在可预见的将来，煤炭仍将是我国最主要的能源。我国煤炭产量的约90%为井工开采，地下煤炭开采不仅破坏矿区生态环境、损害地表建(构)筑物，还伴生着严重的安全隐患，而解决这些问题的根本出路在于对开采空间的合理处理。充填法采煤可以有效解放“三下”压煤、提高煤炭资源的采出率。同时，充填法采煤可有效控制采场矿压和上覆岩层的移动变形，充分利用煤矸石、尾矿、城市固体垃圾等作为充填材料，减少地面土地资源的破坏，同时减少环境污染、改善矿区生态环境。
[0003]现有的充填采煤方法可以从所使用的充填材料来进一步分类，分别为:固体材料充填、膏体材料充填、高水材料充填。每种充填采煤方法各有优缺点。固体材料充填的整体推压密实效果不够理想，特别是临近顶板、推压区边缘等位置的密实度不足。密实度不足除了使充填体的抗压缩变形能力降低，还可能导致因采空区封闭不严而产生的浮煤自燃和瓦斯聚集。膏体材料充填和高水材料充填均不能有效接顶，在充填过程中还需要使用充填袋，因而增加了成本。已有的充填采煤方法均不能实时监测充填的效果，特别是当充填材料充填入采空区后，无法弥补充填前的顶板下沉。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种固体与胶结体复合充填采煤方法，所述方法能够避免固体充填采煤方法中整体推压密实效果不好的缺点，且能够避免膏体材料充填和高水材料充填的不能有效接顶的不足，有效弥补充填前的顶板下沉并精确地控制充填体和围岩变形。
[0005]
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种固体与胶结体复合充填采煤方法，其特征在于包括如下步骤:
1)在采煤层工作面的两侧分别开设运煤巷、充填材料巷和切眼，形成工作面的回采和通风系统；
2)在采煤层工作面与煤层之间架设采煤设备和固体充填设备；
3)在上述设备以外的区域铺设工作面充填管，并在充填材料巷内铺设巷道充填管，巷道充填管与工作面外的胶结充填管路系统相通；
4)将巷道充填管与工作面充填管相连接；
5)在煤层的工作面开始采煤作业，工作面推进设置距离；
6 )通过充填材料巷运输固体充填材料到采空区，使用固体充填设备将固体充填材料推压密实； 7)打开巷道充填管和工作面充填管上的阀门，通过巷道充填管和工作面充填管在采空区的采空区的固体充填材料内部进行胶结体充填材料充填；
8)胶结体充填材料填充完毕后，将巷道充填管和工作面充填管近端设置的阀门关闭；
9)将巷道充填管与工作面充填管分离，后撤巷道充填管，然后依次进行移动采煤设备和固体充填设备、铺设巷道充填管与工作面充填管、采煤作业、采空区固体填充、固体填充区胶结体填充作业，如此往复完成整个工作面的充填采煤作业。
[0006]进一步的技术方案在于:步骤2)中架设的采煤设备与固体充填设备包括:附带有推压装置的充填采煤液压支架、采煤机、煤炭刮板运输机、运煤皮带、固体充填材料运输皮带、固体充填材料刮板运输机，所述充填采煤液压支架的上顶板与工作面的顶板岩层接触，充填采煤液压支架的下顶板与工作面的底板岩层接触，推压装置和固体充填材料刮板运输机位于充填采煤液压支架远离煤层的一侧，采煤机和煤炭刮板运输机位于充填采煤液压支架靠近煤层的一侧，运煤皮带位于运煤巷内，固体充填材料运输皮带位于充填材料巷内。
[0007]进一步的技术方案在于:步骤4)中巷道充填管与工作面充填管之间通过连接接头连接。
[0008]进一步的技术方案在于:所述胶结体充填材料为高水材料、膏体材料和/或似膏体材料。
[0009]进一步的技术方案在于:工作面充填管的外周设有若干个充填孔，充填孔在远离巷道充填管的过程中渐次增大。
[0010]进一步的技术方案在于:所述巷道充填管上设置有液体压力传感装置；采空区的固体充填材料内以及固体充填材料的顶板和底板上布置有固体压力传感器和位移传感器。
[0011]进一步的技术方案在于:所述固体压力传感器、位移传感器以及液体压力感应装置通过数据处理装置与监控主机连接，通过固体压力传感器实时监测固体充填材料的压力变化，通过位移传感器实时监测所述顶板以及底板的位移量，通过液体压力感应装置实时监测和控制胶结体充填材料的填充压力，监控主机通过监控上述压力和位移的变化提示固体充填材料和胶结体充填材料的充填量。
[0012]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述方法因首先使用固体充填材料对采空区进行充填，然后再通过胶结体充填材料对上述充填的固体充填材料进行充填，因此不仅能够避免固体充填采煤方法中整体推压密实效果不好的缺点，且能够避免膏体材料充填和高水材料充填的填充物不能有效接顶的不足，有效弥补充填前的顶板下沉并精确地控制充填体和围岩变形。此外，通过设置压力和位移采集装置，实时监测填充过程中充填物的变化，控制充填量，提高了充填的准确性，从而提高了充填效果。
【附图说明】
[0013]图1是煤层工作面处的剖视结构示意图；
图2是图1的俯视结构不意图；
其中:1、运煤巷2、材料巷3、煤层4、工作面充填管5、巷道充填管6、固体充填材料7、阀门8、充填采煤液压支架9、采煤机10、煤炭刮板运输机11、运煤皮带12、固体充填材料运输皮带13、固体充填材料刮板运输机14、顶板岩层15、底板岩层16、连接接头
17、充填孔18、液体压力传感装置19、固体压力传感器20、位移传感器。
【具体实施方式】
[0014]下面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的一部分实施例，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。
[0015]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0016]本发明公开了一种固体与胶结体复合充填采煤方法，包括如下步骤:
1)在采煤层工作面的两侧分别开设运煤巷1、充填材料巷2和切眼，形成工作面的回采和通风系统。
[0017]2)在采煤层工作面与煤层3之间架设采煤设备和固体充填设备。如图1-2所示，架设的采煤设备与固体充填设备包括:附带有推压装置的充填采煤液压支架8、采煤机9、煤炭刮板运输机10、运煤皮带11、固体充填材料运输皮带12、固体充填材料刮板运输机13。所述充填采煤液压支架8的上顶板与工作面的顶板岩层14接触，充填采煤液压支架8的下顶板与工作面的底板岩层15接触；推压装置和固体充填材料刮板运输机13位于充填采煤液压支架8远离煤层3的一侧，采煤机9和煤炭刮板运输机10位于充填采煤液压支架8靠近煤层3的一