專利名稱：煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)的方法
應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種煤礦開采領(lǐng)域的回采工作面采空區(qū)矸石充填的方法，特別是涉及采煤工作面無煤柱開采，礦井矸石高速?zèng)_擊，擠壓緊固，充實(shí)采空區(qū)，減少地表變形的采煤工作面矸石充填開采方法。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)的矸石總堆積量超過25億噸，而且正以每年1.3億噸的速度增加。大量的煤矸石長(zhǎng)期露天存放，矸石中所含的硫化物散發(fā)后會(huì)污染大氣和水源，矸石中所含的黃鐵礦易被空氣氧化，放出的熱量可以促使煤矸石中所含煤炭風(fēng)化以致自然.矸石燃燒時(shí)散發(fā)出的氣體使環(huán)境嚴(yán)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。本發(fā)明人基于從事多年的煤礦開采經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)矸石不升井、地表不變形等問題，在已有技術(shù)中采用了巷道矸石充填處理井下矸石。但由于巷道充填能力小，無法徹底解決矸石不升井；采用回采工作面采空區(qū)條帶充填矸石的方法，該方法矸石充填不實(shí)，無法對(duì)頂板形成有效的支撐和解決地表變形問題。同時(shí)該方法留設(shè)煤柱充填工藝降低了煤炭回收率，回收率只有75％，造成資源浪費(fèi)。該方法施工工序復(fù)雜，工序循環(huán)所用的柱梁等支護(hù)材料搬運(yùn)頻繁，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述技術(shù)中的缺陷，而提供一種矸石充填工序環(huán)節(jié)少、節(jié)省支護(hù)材料、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，矸石處理量大，矸石運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低，提高煤炭回收率，實(shí)現(xiàn)矸石不升井，減少地表變形的煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)的方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)的方法要點(diǎn)在于矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)，無煤柱開采工作面采用見七充四的頂板控頂方式，工作面走向每推進(jìn)4米進(jìn)行一次充填；在上一個(gè)循環(huán)矸石充填完畢前，工作面推采完成4米，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)充填；工作面下巷運(yùn)煤，工作面鋪設(shè)運(yùn)煤輸送機(jī)，工作面上巷運(yùn)矸，鋪設(shè)上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)，工作面鋪設(shè)一部運(yùn)煤刮板輸送機(jī)和一部工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)，工作面運(yùn)煤刮板輸送機(jī)隨工作面推進(jìn)前移，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)隨充填隨縮短；采空區(qū)充填由下向上依次進(jìn)行充填，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)設(shè)置在充填空間的中部，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)的機(jī)尾高架與拋矸皮帶機(jī)尾搭接，充填時(shí)通過調(diào)整拋矸皮帶的充填方向和角度充實(shí)全斷面；全斷面充實(shí)接頂后縮短機(jī)尾4.5米，并將拋矸皮帶上移與工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)機(jī)尾搭接，再進(jìn)行全斷面充填，直到充填至上巷為止；充填到上巷以下5米時(shí)，將工作面運(yùn)矸刮板運(yùn)輸機(jī)移到上巷上側(cè)，拋矸皮帶直接與上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)搭接，并隨充填隨縮短上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)，直到全部充實(shí)采空區(qū)；再將拋矸皮帶移到下一個(gè)充填區(qū)，由下向上充填；充填流程①在回采工作面外部設(shè)置矸石倉，各掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的原生矸石通過1噸礦車直接運(yùn)到矸石卸載巷，通過懸臂式推車機(jī)頂進(jìn)翻車機(jī)將矸石翻到矸石倉；②矸石倉下安設(shè)漏斗閘門，通過漏斗閘門均勻卸到運(yùn)矸刮板輸送機(jī)上；③經(jīng)下山皮帶輸送機(jī)、工作面上巷刮板輸送機(jī)、工作面倒開刮板輸送機(jī)；④再通過高速拋矸皮帶將矸石拋到采空區(qū)；由于充填寬度較大，充填過程隨充實(shí)接頂，隨調(diào)整皮帶的充填高度，直到充實(shí)全斷面。
所說的拋矸皮帶為膠帶輸送機(jī)。
本發(fā)明掘進(jìn)工作面產(chǎn)生的全巖矸石，通過現(xiàn)有的卸矸裝置直接進(jìn)入現(xiàn)有的矸石運(yùn)輸系統(tǒng)，進(jìn)入充填工作面，通過現(xiàn)有充填設(shè)備充填到采空區(qū)。本發(fā)明對(duì)采煤工作面采空區(qū)進(jìn)行充填，充填區(qū)域廣、空間大，采空區(qū)連續(xù)充填，充填密度高，充填接實(shí)頂板，取消階段煤柱，實(shí)現(xiàn)無煤柱開采；采用皮帶輸送，拋矸裝置拋矸，利用高速?zèng)_擊、擠壓緊固原理，使掘進(jìn)工作面生產(chǎn)的矸石，原煤系統(tǒng)生產(chǎn)的矸石不用破碎直接拋進(jìn)采空區(qū)，充填安全，密度高，支撐效果好，并實(shí)現(xiàn)沿空留巷，實(shí)現(xiàn)矸石不升井，并可將矸石山逐步進(jìn)行回填處理，最終實(shí)現(xiàn)地面矸石零堆放，節(jié)約了征地費(fèi)用和排污稅，改善煤礦環(huán)境。


圖1為本發(fā)明矸石充填采空區(qū)的巷道布置平面示意圖。
圖2是矸石充填運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖。
圖3是矸石充填采空區(qū)的平面示意圖。
圖4為圖3矸石充填采空區(qū)的剖面示意圖。
圖5為矸石充填工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-圖5所示，本發(fā)明是采用無煤柱開采，采用已有技術(shù)的皮帶、刮板輸送機(jī)運(yùn)輸矸石，拋矸皮帶高速拋矸實(shí)現(xiàn)煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)。礦井各掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的原生矸石通過1噸礦車直接運(yùn)到矸石卸矸巷7，通過懸臂式推車機(jī)8頂進(jìn)礦車翻車機(jī)將矸石翻到矸石倉9，矸石倉9下頭安設(shè)漏斗閘門15，通過漏斗閘門15均勻的卸放到運(yùn)矸刮板輸送機(jī)16，經(jīng)運(yùn)矸皮帶輸送機(jī)4、工作面上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)13、工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)11、再通過高速拋矸皮帶12將矸石拋送到采空區(qū)，由于充填寬度較大，充填過程隨充實(shí)接頂，隨調(diào)整皮帶的充填高度，直到充實(shí)全斷面。
如圖1、圖3所示，無煤柱開采工作面1采用見七充四的頂板控頂方式，工作面1走向每推進(jìn)4米進(jìn)行一次充填；在上一個(gè)循環(huán)矸石充填完畢前，工作面推采完成4米，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)充填；工作面下巷3運(yùn)煤，工作面鋪設(shè)運(yùn)煤輸送機(jī)14，工作面上巷2運(yùn)矸，鋪設(shè)上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)13，工作面1鋪設(shè)一部運(yùn)煤刮板輸送機(jī)10和一部工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)11，工作面運(yùn)煤刮板輸送機(jī)10隨工作面推進(jìn)前移，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)11隨充填隨縮短。
采空區(qū)充填由下向上依次進(jìn)行充填，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)11設(shè)置在充填空間的中部，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)11的機(jī)尾高架與拋矸皮帶12機(jī)尾搭接，充填時(shí)通過調(diào)整拋矸皮帶12的充填方向和角度充實(shí)全斷面。全斷面充實(shí)接頂后縮短機(jī)尾4.5米，并將拋矸皮帶12上移與工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)機(jī)尾搭接，再進(jìn)行全斷面充填，直到充填至上巷為止。充填到上巷以下5米時(shí)，將工作面運(yùn)矸刮板運(yùn)輸機(jī)11移到上巷上側(cè)，拋矸皮帶12直接與上巷刮板輸送機(jī)13搭接，并隨充填隨縮短上巷刮板輸送機(jī)13，直到全部充實(shí)采空區(qū)。再將拋矸皮帶12移到下一個(gè)充填區(qū)，由下向上充填。工作面以充填定產(chǎn)量，充填能力較大，礦井實(shí)現(xiàn)了矸石不升井，矸石零排放的目標(biāo)。
充填方法1)、采空區(qū)矸石充填方式工作面推采控頂距達(dá)到7米時(shí)，由下向上開始對(duì)后4米空間進(jìn)行充填，隨充填接實(shí)頂板隨回撤支柱，充填時(shí)超前2米掛擋矸簾，擋矸簾高度1.5米。
2)、充填段臨時(shí)支護(hù)方式(1)、充填時(shí)，充填接頂段距正規(guī)支護(hù)間空頂距離走向不得大于2米、傾斜長(zhǎng)度不得大于3米，人員身體任何部位嚴(yán)禁進(jìn)入采空區(qū)。
(2)、拋矸皮帶調(diào)頭時(shí)，必須先支后回，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。更換支柱時(shí)，頂梁不能斷開，拋矸皮帶位置頂梁不得出現(xiàn)兩根懸梁，懸梁魚口必須插設(shè)好水平銷，并用手錘砸緊，保證頂梁接頂嚴(yán)實(shí)。
(3)、皮帶機(jī)頭前增設(shè)四架Л型鋼(規(guī)格2.6米)加強(qiáng)支護(hù)，Л型鋼順工作面頂梁走向支設(shè)，一梁二柱支設(shè)牢固，嚴(yán)禁出現(xiàn)單梁?jiǎn)沃?，減少予充填空間的空頂面積。
(4)、隨充填回出的支柱按規(guī)定位置支設(shè)，頂梁碼放整齊，防止柱、梁堆積，影響退路暢通。
本發(fā)明的有益效果1)、無煤柱矸石充填開采，工序環(huán)節(jié)少，只有推采、充填兩個(gè)大的工序，工序影響少。提高了煤炭資源回收率，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
2)、支護(hù)材料由原來的10排減到7排，支護(hù)材料費(fèi)用減少30％，支護(hù)材料轉(zhuǎn)運(yùn)、設(shè)備搬運(yùn)距離顯著減少，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。、3)、原生矸石直接充填到工作面采空區(qū)，無需破碎和加工，適應(yīng)性強(qiáng)，矸石處理量大；矸石運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸成本費(fèi)用低。
4)、采煤工作面采空區(qū)充填，可充填區(qū)域廣、空間大，能實(shí)現(xiàn)矸石不升井，并可將矸石山逐步進(jìn)行回填處理，最終實(shí)現(xiàn)地面矸石零堆放，節(jié)約了征地費(fèi)用和排污稅，改善了煤礦環(huán)境。
5)、“高速?zèng)_擊，擠壓緊固”，通過提高拋矸速度增加矸石充填密度，降低矸石壓實(shí)收縮量，減少地表變形，還可以采取注漿，降低矸石收縮量，使地表無變形，實(shí)現(xiàn)“三下”開采無變形目標(biāo)。
因此，采用本發(fā)明經(jīng)過地面巖移觀測(cè)(每月觀測(cè)一次)，地表沒有變化，矸石充填開采的成功試驗(yàn)，證明了實(shí)現(xiàn)矸石不升井，地表不變形，以矸石換取煤炭的設(shè)想是正確的，為解放三下壓煤和礦井實(shí)現(xiàn)綠色開采提供了新的采煤方法，增加了礦井可采儲(chǔ)量，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。
權(quán)利要求
1.一種煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)的方法，其特征在于無煤柱開采工作面(1)采用見七充四的頂板控頂方式，工作面(1)走向每推進(jìn)4米進(jìn)行一次充填；在上一個(gè)循環(huán)矸石充填完畢前，工作面推采完成4米，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)充填；工作面下巷(3)運(yùn)煤，工作面(1)鋪設(shè)運(yùn)煤輸送機(jī)(14)，工作面上巷(2)運(yùn)矸，鋪設(shè)上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(13)，工作面(1)鋪設(shè)一部運(yùn)煤刮板輸送機(jī)(10)和一部工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)，工作面運(yùn)煤刮板輸送機(jī)(10)隨工作面推進(jìn)前移，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)隨充填隨縮短；采空區(qū)充填由下向上依次進(jìn)行充填，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)設(shè)置在充填空間的中部，工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)的機(jī)尾高架與拋矸皮帶(12)機(jī)尾搭接，充填時(shí)通過調(diào)整拋矸皮帶(12)的充填方向和角度充實(shí)全斷面；全斷面充實(shí)接頂后縮短機(jī)尾4.5米，并將拋矸皮帶(12)上移與工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)機(jī)尾搭接，再進(jìn)行全斷面充填，直到充填至上巷為止；充填到上巷以下5米時(shí)，將工作面運(yùn)矸刮板運(yùn)輸機(jī)(11)移到上巷上側(cè)，拋矸皮帶(12)直接與上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(13)搭接，并隨充填隨縮短上巷運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(13)，直到全部充實(shí)采空區(qū)；再將拋矸皮帶(12)移到下一個(gè)充填區(qū)，由下向上充填；充填流程①在回采工作面外部設(shè)置矸石倉(9)，掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的原生矸石通過礦車直接運(yùn)到矸石卸載巷(7)，通過懸臂式推車機(jī)(8)頂進(jìn)翻車機(jī)將矸石翻到矸石倉(9)；②矸石倉(9)下安設(shè)漏斗閘門(15)，通過漏斗閘門(15)均勻卸放到運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(16)上；③經(jīng)運(yùn)矸皮帶(4)、上巷刮板輸送機(jī)(13)、運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)；④再通過拋矸皮帶(12)將矸石拋到采空區(qū)；充填過程隨充實(shí)接頂，隨調(diào)整皮帶的充填高度，直到充實(shí)全斷面。
全文摘要
一種煤礦矸石充填無煤柱開采工作面采空區(qū)的方法，工作面(1)采用見七充四的頂板控頂方式；將礦井掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的原生矸石直接運(yùn)到矸石卸載巷(7)后運(yùn)到矸石倉(9)，通過漏斗閘門(15)卸放到運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(16)，經(jīng)運(yùn)矸皮帶(4)、工作面運(yùn)矸刮板輸送機(jī)(11)、再通過高速拋矸皮帶(12)將矸石拋送到采空區(qū)。本發(fā)明將原生矸石直接充填無煤柱開采工作面采空區(qū)，無需破碎和加工，矸石處理量大；對(duì)采煤工作面采空區(qū)進(jìn)行充填，充填區(qū)域廣、空間大，實(shí)現(xiàn)矸石不升井，并可將矸石山逐步進(jìn)行回填處理，最終實(shí)現(xiàn)地面矸石零堆放，改善煤礦環(huán)境。為解放“三下”壓煤和礦井實(shí)現(xiàn)綠色開采提供了新的采煤方法。
文檔編號(hào)E21F13/00GK1936271SQ20061006852
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者孫華璋, 楊士江, 劉燦華, 付振峰, 李乃福, 王敏杰, 王懷德, 鞏學(xué)剛, 馬仁峰, 冀慎利 申請(qǐng)人:山東盛泉礦業(yè)有限公司