一种综采转充填连续推进协同开采方法与流程

本发明涉及煤矿开采工艺技术领域，尤其是一种适用于矿井中矸石产量不大且需要安全回收并保护煤柱的综采转充填连续推进协同开采方法。

背景技术：

综合机械化固体充填采煤技术利用矿区固体物料对采空区进行回填处理，不仅在保护矿区建(构)筑物、土地、水体和生态环境等方面具有突出的技术优势，还提高了煤炭资源回收率，延长了矿井服务年限。但是根据充实率要求，一般需对固体充填物料进行反复推压夯实，工艺相对复杂，因此，固体充填工作面单产单效较传统综采工作面低。目前对于地表有部分位置需要特别保护的情况下，一般使用固体充填采煤进行全采全充式的开采，或者不进行开采。但是一些矿井固体废弃物量不足，无法满足全采全充的要求，又想要充分的开采煤炭资源。因此，如何既能够充分开采煤炭资源，又能够对需要保护的地表地表进行有效的充填保护，成为现场亟待解决的问题。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单、采充一体化、实现全采全充、能对地表进行有效保护的综采转充填连续推进协同开采方法。

技术方案：本发明的一种综采转充填连续推进协同开采方法，包括综采开采、固体充填开采，在设定的综采段和固体充填段之间引入过渡衔接段的开采，形成综采段-过渡推进段-固体充填段三为一体的连续推进协同开采，具体步骤如下：

a.开切口作业

从运矸上山开切口，并在煤体内从上山至区段边界方向掘进形成区段运矸巷；

从运煤上山开切口，并在煤体内从上山至区段边界方向掘进形成区段运煤巷；

从轨道上山开切口，并在岩体内从上山至区段运矸巷掘进形成回风斜巷；

所述区段运矸巷与区段运煤巷掘至区段边界时开切眼，形成综采转充填连续推进协同开采工作面；

b.综采-充填液压支架支护顶板

对综采开采工作面的综采段进行综采-充填液压支架支护顶板，按垮落法管理采空区；

在所述的切眼内布置采煤机、刮板输送机和综采-充填液压支架；

在所述的区段运煤巷内布置由破碎机、运煤转载机和运煤带式输送机构成的煤炭运输设备；

c.采煤、移架和推溜循环作业

从区段边界开切眼处后退式推进综采转充填连续推进协同开采工作面，完成一个步距内的采煤、移架和推溜循环作业；

d.过渡衔接段的开采

随着协同开采工作面进入过渡衔接段，在综采-充填液压支架的前方顶板空顶位置处打多个锚杆和锚索，并铺设锚网，以保证顶板水平稳定、顶板条件良好，形成充足的作业空间环境，并保证良好的受力状态，过渡衔接段开采完成后，改变综采-充填液压支架的支护状态与顶板管理方式；

e.固体充填

将综采-充填液压支架转换为充填支护状态支护顶板，对固体充填段进行固体物料回填采空区管理顶板；

在区段运煤巷中增设机尾升降平台，在区段运矸巷中增设固体充填物料运输设备，完成一个步距内的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机循环作业；所述固体充填物料运输设备由机头升降平台、自移式固体物料转载输送机和固体物料带式输送机构成；

f.重复步骤c-e，直至完成整个综采转充填连续推进协同开采工作面开采作业。

所述协同开采工作面进入过渡衔接段的位置确定，依据为综采开采工作面推进到保护煤柱范围边缘或者地表沉陷要求保护地表的区域。

所述改变综采-充填液压支架的支护状态与顶板管理方式为：安装后顶梁、夯实机构和多孔底卸式输送机，后顶梁升起支撑顶板，将固体物料回填采空区管理顶板。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明有效解决了在同一采煤工作面实现固体充填与传统综采混合式开采的技术难题。在设定的综采段和固体充填段之间引入过渡衔接段的开采，形成综采段-过渡推进段-固体充填段三为一体的连续推进协同开采，通过在过渡衔接段完成改变综采-充填液压支架的支护状态与顶板管理方式的改变，并安装后顶梁、多孔底卸式输送机和夯实机构；固体充填段采用综采-充填液压支架充填支护状态支护顶板，将固体物料回填采空区管理顶板。本开采方法有利于发挥固体充填与传统综采双重优势，对各类保护煤柱的开采和延长工作面推进长度有重要意义，同时提高资源回收率，规模化处理矸石等固体废弃物，达到安全绿色高效开采，在混合式工作面固体充填综采段固体废弃物回填采空区，减少了环境污染，并起到了保护对应地表的作用。传统综采段，无需进行充填，既节约了采煤时间，又能够高效的采煤，同时提高了工作面单产单效。其方法简单，成本低，操作方便，效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的工艺流程状态结构图；

图2是本发明综采段剖面结构示意图；

图3是本发明过渡段剖结构面示意图；

图4是本发明充填段剖面结构示意图。

图中：1-运矸上山，2-轨道上山，3-运煤上山，4-回风斜巷，5-区段运矸巷，6-区段运煤巷，7-切眼，8-过渡衔接段，9-固体充填段，10-综采段，11-综采-充填液压支架，12-采煤机，13-刮板输送机，14-夯实机构，15-多孔底卸式输送机；16-锚杆和锚索。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的综采转充填连续推进协同开采方法，包括综采开采、固体充填开采，在设定的综采段10和固体充填段9之间引入过渡衔接段8的开采，形成综采段-过渡推进段-固体充填段三为一体的连续推进协同开采，具体步骤如下：

a.开切口作业

首先从运矸上山1开切口，并在煤体内从上山至区段边界方向掘进形成区段运矸巷5；再从运煤上山3开切口，并在煤体内从上山至区段边界方向掘进形成区段运煤巷6；而后从轨道上山2开切口，并在岩体内从上山至区段运矸巷掘进形成回风斜巷4；所述区段运矸巷5与区段运煤巷6掘至区段边界时开切眼7，形成综采转充填连续推进协同开采工作面；

b.综采-充填液压支架支护顶板

如图2所示，对综采开采工作面的综采段10进行综采-充填液压支架支护顶板，支架不安装后顶梁、夯实机构和多孔底卸式输送机，按垮落法管理采空区，在所述的切眼7内布置采煤机12、刮板输送机13和综采-充填液压支架11等综采转充填工作面关键设备，并在所述的区段运煤巷6内布置由破碎机、运煤转载机和运煤带式输送机构成的煤炭运输设备；在区段运矸巷5中布置机头升降平台、自移式固体物料转载输送机、固体物料带式输送机等固体充填物料运输关键设备。

c.采煤、移架和推溜循环作业

从区段边界开切眼7处后退式推进综采转充填连续推进协同开采工作面，完成一个步距内的采煤、移架和推溜循环作业，随着协同开采工作面进入过渡衔接段8；所述协同开采工作面进入过渡衔接段8的位置确定，依据为综采开采工作面推进到保护煤柱范围边缘或者地表沉陷要求保护地表的区域。

d.过渡衔接段的开采

如图3所示，进入过渡衔接段8后，在综采-充填液压支架11的前方顶板空顶位置处打多个锚杆和锚索16，并铺设锚网，以保证顶板水平稳定、顶板条件良好，形成充足的作业空间环境，并保证良好的受力状态，过渡衔接段8开采完成后，改变综采-充填液压支架的支护状态与顶板管理方式，如图4所示，即安装后顶梁、夯实机构14和多孔底卸式输送机15，后顶梁升起支撑顶板，将固体物料回填采空区管理顶板；

e.固体充填

将综采-充填液压支架转换为充填支护状态支护顶板，对固体充填段9进行固体物料回填采空区管理顶板；

在区段运煤巷6中增设机尾升降平台，在区段运矸巷5中增设固体充填物料运输设备，完成一个步距内的采煤、移架、推溜、充填落料及推移多孔底卸式输送机循环作业；所述固体充填物料运输设备由机头升降平台、自移式固体物料转载输送机和固体物料带式输送机构成；

f.重复步骤c-e，直至完成整个综采转充填连续推进协同开采工作面开采作业。