煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法

摘要

一种煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法，工作面(1)采用见七充四的顶板控顶方式；将矿井掘进迎头产生的原生矸石直接运到矸石卸载巷(7)后运到矸石仓(9)，通过漏斗闸门(15)卸放到运刮板输送机(16)，经运矸皮带(4)、工作面运矸刮板输送机(11)、再通过高速抛矸皮带(12)将矸石抛送到采空区。本发明将原生矸石直接充填无煤柱开采工作面采空区，无需破碎和加工，矸石处理量大；对采煤工作面采空区进行充填，充填区域广、空间大，实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，改善煤矿环境。为解放“三下”压煤和矿井实现绿色开采提供了新的采煤方法。

权利要求

1.一种煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法，其特征在于：无煤柱开采：工作面(1)采用见七充四的顶板控顶方式，工作面(1)走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷(3)运煤，铺设运煤输送机(14)，工作面上巷(2)运矸，铺设上巷运矸刮板输送机(13)，工作面(1)铺设一部工作面运煤刮板输送机(10)和一部工作面运矸刮板输送机(11)，工作面运煤刮板输送机(10)随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机(11)随充填随缩短；

采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机(11)设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机(11)的机尾高架与抛矸皮带(12)机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带(12)的充填方向和角度充实全断面；全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带(12)上移与工作面运矸刮板输送机(11)机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止；充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机(11)移到上巷上侧，抛矸皮带(12)直接与上巷运矸刮板输送机(13)搭接，并随充填随缩短上巷运矸刮板输送机(13)，直到全部充实采空区；再将抛矸皮带(12)移到下一个充填区，由下向上充填；

充填流程：

①在回采工作面外部设置矸石仓(9)，掘进迎头产生的原生矸石通过矿车直接运到矸石卸载巷(7)，通过悬臂式推车机(8)顶进翻车机将矸石翻到矸石仓(9)；

②矸石仓(9)下安设漏斗闸门(15)，通过漏斗闸门(15)均匀卸放到运矸刮板输送机(16)上；

③经运矸皮带(4)、上巷运矸刮板输送机(13)、工作面运矸刮板输送机；

④再通过抛矸皮带(12)将矸石抛到采空区；充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。

说明书

煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法

[0001] 应用领域

[0002] 本发明涉及一种煤矿开采领域的回采工作面采空区矸石充填的方法，特别是涉及采煤工作面无煤柱开采，矿井矸石高速冲击，挤压紧固，充实采空区，减少地表变形的采煤工作面矸石充填开采方法。

背景技术

[0003] 目前我国的矸石总堆积量超过25亿吨，而且正以每年1.3亿吨的速度增加。大量的煤矸石长期露天存放，矸石中所含的硫化物散发后会污染大气和水源，矸石中所含的黄铁矿易被空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以致自然.矸石燃烧时散发出的气体使环境严重污染，矸石的堆放占用了大量耕地，也形成了矸石山爆炸滑坡事故等不安全事故。本发明人基于从事多年的煤矿开采经验和生产实践，针对矸石不升井、地表不变形等问题，在已有技术中采用了巷道矸石充填处理井下矸石。但由于巷道充填能力小，无法彻底解决矸石不升井；采用回采工作面采空区条带充填矸石的方法，该方法矸石充填不实，无法对顶板形成有效的支撑和解决地表变形问题。同时该方法留设煤柱充填工艺降低了煤炭回收率，回收率只有75％，造成资源浪费。该方法施工工序复杂，工序循环所用的柱梁等支护材料搬运频繁，职工劳动强度大。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了克服上述技术中的缺陷，而提供一种矸石充填工序环节少、节省支护材料、降低职工劳动强度，矸石处理量大，矸石运输系统简单、成本低，提高煤炭回收率，实现矸石不升井，减少地表变形的煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法。

[0005] 本发明是这样实现的，煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法：要点在于：矸石充填无煤柱开采工作面采空区，无煤柱开采：工作面采用见七充四的顶板控顶方式，工作面走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷运煤，工作面铺设运煤输送机，工作面上巷运矸，铺设上巷运矸刮板输送机，工作面铺设一部工作面运煤刮板输送机和一部工作面运矸刮板输送机，工作面运煤刮板输送机随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机随充填随缩短；

[0006] 采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机的机尾高架与抛矸皮带机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带的充填方向和角度充实全断面；全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带上移与工作面运矸刮板输送机机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止；充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机移到上巷上侧，抛矸皮带直接与上巷运矸刮板输送机搭接，并随充填随缩短上巷运矸刮板输送机，直到全部充实采空区；再将抛矸皮带移到下一个充填区，由下向上充填；

[0007] 充填流程：

[0008] ①在回采工作面外部设置矸石仓，各掘进迎头产生的原生矸石通过1吨矿车直接运到矸石卸载巷，通过悬臂式推车机顶进翻车机将矸石翻到矸石仓；

[0009] ②矸石仓下安设漏斗闸门，通过漏斗闸门均匀卸到运矸刮板输送机上；

[0010] ③经运矸皮带输送机，上巷运矸刮板输送机、工作面运矸刮板输送机；

[0011] ④再通过高速抛矸皮带将矸石抛到采空区；由于充填宽度较大，充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。

[0012] 所说的抛矸皮带为胶带输送机。

[0013] 本发明掘进工作面产生的全岩矸石，通过现有的卸矸装置直接进入现有的矸石运输系统，进入充填工作面，通过现有充填设备充填到采空区。本发明对采煤工作面采空区进行充填，充填区域广、空间大，采空区连续充填，充填密度高，充填接实顶板，取消阶段煤柱，实现无煤柱开采；采用皮带输送，抛矸装置抛矸，利用高速冲击、挤压紧固原理，使掘进工作面生产的矸石，原煤系统生产的矸石不用破碎直接抛进采空区，充填安全，密度高，支撑效果好，并实现沿空留巷，实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，节约了征地费用和排污税，改善煤矿环境。

附图说明

[0014] 图1为本发明矸石充填采空区的巷道布置平面示意图。

[0015] 图2是矸石充填运输系统示意图。

[0016] 图3是矸石充填采空区的平面示意图。

[0017] 图4为图3矸石充填采空区的剖面示意图。

[0018] 图5为矸石充填工艺流程图。

具体实施方式

[0019] 如图1-图5所示，本发明是采用无煤柱开采，采用已有技术的皮带、刮板输送机运输矸石，抛矸皮带高速抛矸实现煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区。矿井各掘进迎头产生的原生矸石通过1吨矿车直接运到矸石卸矸巷7，通过悬臂式推车机8顶进矿车翻车机将矸石翻到矸石仓9，矸石仓9下头安设漏斗闸门15，通过漏斗闸门15均匀的卸放到运矸刮板输送机16，经运矸皮带输送机4、工作面上巷运矸刮板输送机13、工作面运矸刮板输送机11、再通过高速抛矸皮带12将矸石抛送到采空区，由于充填宽度较大，充填过程随充实接顶，随调整皮带的充填高度，直到充实全断面。

[0020] 如图1、图3所示，无煤柱开采：工作面1采用见七充四的顶板控顶方式，工作面1走向每推进4米进行一次充填；在上一个循环矸石充填完毕前，工作面推采完成4米，以实现连续充填；工作面下巷3运煤，工作面铺设运煤输送机14，工作面上巷2运矸，铺设上巷运矸刮板输送机13，工作面1铺设一部工作面运煤刮板输送机10和一部工作面运矸刮板输送机11，工作面运煤刮板输送机10随工作面推进前移，工作面运矸刮板输送机11随充填随缩短。

[0021] 采空区充填由下向上依次进行充填，工作面运矸刮板输送机11设置在充填空间的中部，工作面运矸刮板输送机11的机尾高架与抛矸皮带12机尾搭接，充填时通过调整抛矸皮带12的充填方向和角度充实全断面。全断面充实接顶后缩短机尾4.5米，并将抛矸皮带12上移与工作面运矸刮板输送机机尾搭接，再进行全断面充填，直到充填至上巷为止。充填到上巷以下5米时，将工作面运矸刮板运输机11移到上巷上侧，抛矸皮带12直接与上巷运矸刮板输送机13搭接，并随充填随缩短上巷运矸刮板输送机13，直到全部充实采空区。再将抛矸皮带12移到下一个充填区，由下向上充填。工作面以充填定产量，充填能力较大，矿井实现了矸石不升井，矸石零排放的目标。

[0022] 充填方法

[0023] 1)、采空区矸石充填方式

[0024] 工作面推采控顶距达到7米时，由下向上开始对后4米空间进行充填，随充填接实顶板随回撤支柱，充填时超前2米挂挡矸帘，挡矸帘高度1.5米。

[0025] 2)、充填段临时支护方式：

[0026] (1)、充填时，充填接顶段距正规支护间空顶距离走向不得大于2米、倾斜长度不得大于3米，人员身体任何部位严禁进入采空区。

[0027] (2)、抛矸皮带调头时，必须先支后回，严禁空顶作业。更换支柱时，顶梁不能断开，抛矸皮带位置顶梁不得出现两根悬梁，悬梁鱼口必须插设好水平销，并用手锤砸紧，保证顶梁接顶严实。

[0028] (3)、皮带机头前增设四架π型钢(规格：2.6米)加强支护，π型钢顺工作面顶梁走向支设，一梁二柱支设牢固，严禁出现单梁单柱，减少予充填空间的空顶面积。

[0029] (4)、随充填回出的支柱按规定位置支设，顶梁码放整齐，防止柱、梁堆积，影响退路畅通。

[0030] 本发明的有益效果：

[0031] 1)、无煤柱矸石充填开采，工序环节少，只有推采、充填两个大的工序，工序影响少。提高了煤炭资源回收率，延长了矿井服务年限，增加了经济效益。

[0032] 2)、支护材料由原来的10排减到7排，支护材料费用减少30％，支护材料转运、设备搬运距离显著减少，降低了职工的劳动强度。、

[0033] 3)、原生矸石直接充填到工作面采空区，无需破碎和加工，适应性强，矸石处理量大；矸石运输系统简单，运输成本费用低。

[0034] 4)、采煤工作面采空区充填，可充填区域广、空间大，能实现矸石不升井，并可将矸石山逐步进行回填处理，最终实现地面矸石零堆放，节约了征地费用和排污税，改善了煤矿环境。

[0035] 5)、“高速冲击，挤压紧固”，通过提高抛矸速度增加矸石充填密度，降低矸石压实收缩量，减少地表变形，还可以采取注浆，降低矸石收缩量，使地表无变形，实现“三下”开采无变形目标。

[0036] 因此，采用本发明经过地面岩移观测(每月观测一次)，地表没有变化，矸石充填开采的成功试验，证明了实现矸石不升井，地表不变形，以矸石换取煤炭的设想是正确的，为解放三下压煤和矿井实现绿色开采提供了新的采煤方法，增加了矿井可采储量，延长了矿井服务年限。