一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法与流程

本发明属于煤矿开采，具体涉及一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法。

背景技术：

1、在我国采煤技术发展过程中，从房柱式采煤法到综合机械化长壁开采，再到充填采矿技术的成功应用，机械设备与采煤工艺都发生了很大变化。在煤矿传统垮落法开采过程中，相邻工作面间需要留设5m～40m宽的区段煤柱，起着支撑上覆岩层同时保护两侧工作面正常开采的作用。因此，我国每年因遗留煤柱损失大量煤炭资源，造成煤炭资源的回收率低。同时，在综合机械化长壁工作面以及综采架后膏体充填工作面回采过程中，需要预先掘进至少两条巷道，分别用于工作面生产时期的运输和通风。而在目前的采矿条件下，巷道掘进效率远低于采煤工作面的推进速度，因此导致了严重的采掘失衡问题。

2、为了解决遗留面间煤柱的损失以及采掘接续的问题，我国逐渐发展了无煤柱开采技术，比如“沿空留巷”、“沿空掘巷”技术。采用这类技术虽然在一定程度上减少了面间煤柱的损失，缓解了巷道掘进与工作面回采的失衡问题，但是一般需要掘进大断面巷道，同时沿采空区一侧或者巷道煤壁留设的充填体宽度较窄。从采煤的周期来讲，大断面巷道及窄充填体均需要服务于相邻两个长壁工作面，服务时间长，稳定性难以控制，普遍存在巷道变形严重、维护成本高、作业环境恶劣等问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其方法步骤结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在煤矿开采中，提高煤炭资源的开采效率和回收率，使用效果好，便于推广使用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，包括以下步骤：

3、步骤一、在回风大巷与运输大巷一侧规划机械化长壁开采架后充填工作面，并规划工作面长度和顺槽宽度；

4、步骤二、在工作面一侧采用掘进机掘进一条回风顺槽，使回风顺槽与大巷连通；

5、步骤三、采用采煤机、刮板输送机和膏体充填液压支架对工作面煤层进行开采，并同步开采待留设巷道；

6、步骤四、工作面推进一段距离后，将充填管道布设在开采完成的工作面右侧预留回风顺槽中；

7、步骤五、管道布设完成后，采用膏体充填液压支架、隔离支架和预制块分别对架后形成的空区进行隔离；

8、步骤六、采用充填泵送系统，将充填料浆通过充填管道接入充填作业区域进行充填作业，充填完成后形成一条巷道，作为工作面的运输顺槽，对留设的运输顺槽进行联合支护。

9、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤三中所述采用采煤机、刮板输送机和膏体充填液压支架对工作面煤层进行开采，并同步开采待留设巷道的具体过程包括采用一次采全高工艺进行前进式开采，将刮板输送机机头置于工作面右侧回风顺槽内，机尾紧贴工作面左侧煤壁，利用采煤机将规划工作面和左侧留设巷道一次进行开采，开采的煤炭通过刮板输送机运及皮带输送机输送至运输大巷，最后通过大巷皮带输送机运输至地面。

10、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤四中所述充填管道从大巷进入到回风顺槽，并随着工作面推进进行管道缩短。

11、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤五中所述采用膏体充填液压支架、隔离支架和预制块分别对架后形成的空区进行隔离的具体过程包括采用膏体充填液压支架形成工作面后方的隔离，采用隔离支架对工作面左侧待留设运输顺槽右端面进行隔离，通过预制块对工作面开切眼与回风大巷连接处进行密封隔离。

12、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤五中所述预制块的制备和运输过程包括：

13、步骤501、在地面厂房将改性镁渣、粉煤灰和煤矸石通过机械压制成边长0.5m～1m的预制块，成型后养护一短时间使其达到井下充填体的设计强度；

14、步骤502、将地面的预制块通过矿用防爆叉车装载至无轨胶轮车上运输至井下待充填隔离区域；

15、步骤503、将预制块堆放在工作面开切眼处，沿回风大巷平行堆放至接顶高度；

16、步骤504、采用充填料浆对相邻预制块间隙进行密封作业，防止充填过程中的浆液渗漏。

17、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤六中所述充填料浆包括胶凝材料和骨料，质量分数组成为胶凝材料15％～35％、骨料65％～85％，所述胶凝材料包括水泥、改性镁渣基胶凝材料和粉煤灰，所述骨料包括煤矸石、气化渣和尾砂，将胶凝材料和骨料与水搅拌混合均匀。

18、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，步骤六中所述对留设的运输顺槽进行支护的具体过程包括：

19、步骤601、采用采煤机将顺槽掘进一段距离后紧跟进行顶网挂网作业；

20、步骤602、顶网挂设完成后进行锚杆钻机作业，所述锚杆的间距和排距均为1m；

21、步骤603、采用锚索对顶板进行加强支护，所述锚索的间距和排距均为2m。

22、上述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，所述挂网采用10#金属网，网格45mm×45mm；所述锚杆的锚杆托盘采用碟形锚盘，所述碟形锚盘规格为150mm×150mm×8mm；所述锚索规格为φ15×6500mm，所述锚索采用钢制托盘，所述钢制托盘规格为300mm×300mm×10mm。

23、本发明与现有技术相比具有以下优点：

24、1、本发明方法步骤结构简单，设计合理，实现方便。

25、2、本发明解决架后充填开采巷道准备周期长的问题，利用工作面开采同时留设一条工作面顺槽。

26、3、本发明解决回采巷道使用率低的问题，将当前工作面顺槽保留作为下一工作面开采顺槽使用。

27、4、本发明减少巷道一侧的隔离工序，将三侧隔离减少为两侧隔离。

28、5、本发明采用充填留巷工艺解决留设面间煤柱导致的煤炭资源回收率低的问题。

29、6、本发明能够有效应用在煤矿开采中，提高煤炭资源的开采效率和回收率，使用效果好，便于推广使用。

30、综上所述，本发明方法步骤结构简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在煤矿开采中，提高煤炭资源的开采效率和回收率，使用效果好，便于推广使用。

31、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤三中所述采用采煤机、刮板输送机和膏体充填液压支架对工作面煤层进行开采，并同步开采待留设巷道的具体过程包括采用一次采全高工艺进行前进式开采，将刮板输送机机头置于工作面右侧回风顺槽内，机尾紧贴工作面左侧煤壁，利用采煤机将规划工作面和左侧留设巷道一次进行开采，开采的煤炭通过刮板输送机运及皮带输送机输送至运输大巷，最后通过大巷皮带输送机运输至地面。

3.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤四中所述充填管道从大巷进入到回风顺槽，并随着工作面推进进行管道缩短。

4.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤五中所述采用膏体充填液压支架、隔离支架和预制块分别对架后形成的空区进行隔离的具体过程包括采用膏体充填液压支架形成工作面后方的隔离，采用隔离支架对工作面左侧待留设运输顺槽右端面进行隔离，通过预制块对工作面开切眼与回风大巷连接处进行密封隔离。

5.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤五中所述预制块的制备和运输过程包括：

6.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤六中所述充填料浆包括胶凝材料和骨料，质量分数组成为胶凝材料15％～35％、骨料65％～85％，所述胶凝材料包括水泥、改性镁渣基胶凝材料和粉煤灰，所述骨料包括煤矸石、气化渣和尾砂，将胶凝材料和骨料与水搅拌混合均匀。

7.按照权利要求1所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，步骤六中所述对留设的运输顺槽进行支护的具体过程包括：

8.按照权利要求7所述的一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，其特征在于，所述挂网采用10#金属网，网格45mm×45mm；所述锚杆的锚杆托盘采用碟形锚盘，所述碟形锚盘规格为150mm×150mm×8mm；所述锚索规格为φ15×6500mm，所述锚索采用钢制托盘，所述钢制托盘规格为300mm×300mm×10mm。

技术总结
本发明公开了一种综合机械化长壁开采架后充填留巷方法，包括步骤一、在回风大巷与运输大巷一侧规划机械化长壁开采架后充填工作面，并规划工作面长度和顺槽宽度；二、在工作面一侧掘进一条回风顺槽；三、采用采煤机、刮板输送机和膏体充填液压支架对工作面煤层进行开采，并同步开采待留设巷道；四、将充填管道布设在开采完成的工作面右侧预留回风顺槽中；五、采用膏体充填液压支架、隔离支架和预制块分别对架后形成的空区进行隔离；六、将充填料浆通过充填管道接入充填作业区域进行充填作业，充填完成后形成一条巷道，作为工作面的运输顺槽，对留设的运输顺槽进行支护。本发明能够有效提高煤炭资源的开采效率和回收率，使用效果好，便于推广使用。

技术研发人员：刘浪,何伟,张步勤,夏磊,朱梦博,蔚保宁,张泽武,王若帆,赵康,庄登登,刘智振,周静,李一鸣,贾奇锋,郇超
受保护的技术使用者：西安弗尔绿创矿业科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12