專利名稱：煤礦井下黃土充填采煤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦井下充填采煤方法，具體為一種煤礦井下黃土充填采煤方法。
背景技術(shù)：
煤礦井下采空區(qū)充填采煤，早在上世紀(jì)五十年代國(guó)外就做過一些研究，主要是想 通過這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物下壓煤開采的目的。經(jīng)過幾十年來(lái)的開采，在我國(guó)黃河中下 游地區(qū)許多煤炭企業(yè)的煤炭資源枯竭的問題日漸突出，這些企業(yè)近年來(lái)在充填開采方面也 做了大量研究，取得了一些成果。從研究的充填方式上看，目前主要有膏體和固體兩類膏 體充填技術(shù)源于鐵礦開采時(shí)的尾礦處理，在山東的太平礦和河北峰峰已做了相關(guān)試驗(yàn)性研 究；固體充填材料主要有河砂、工業(yè)廢渣、電廠粉煤灰、采礦伴生廢棄物如原煤矸石和選煤 矸石等，特別是河北邢臺(tái)礦近年來(lái)在利用這些資源方面做了很好的嘗試，形成了一套有效 地固體充填技術(shù)，其充填材料以煤矸石為主，同時(shí)配有一定量的電廠粉煤灰。充填材料運(yùn) 至井下采煤工作面采空區(qū)后，用推板式推實(shí)機(jī)構(gòu)對(duì)充填混合材料進(jìn)行推實(shí)，以達(dá)到維持采 空區(qū)頂板不下沉的目的，是迄今為止效果較好的一種固體充填方法。但上述所有技術(shù)均存 在機(jī)械化程度相對(duì)較低、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低等問題。除此之外，更最重要的是上述充 采技術(shù)充填材料的來(lái)源受到限制難以滿足規(guī)?；_采的需要，盡管有多年累積的礦井廢棄 物，但按照采充一比一的量計(jì)算，也只能解決局部的充采，特別是在平原地區(qū)充填材料來(lái)源 地問題更加突出，使用礦井矸石這類充填材料只能解決點(diǎn)的問題，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的 充填采煤，難以普遍推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有煤礦井下充填采煤方法存在械化程度相對(duì)較低、生產(chǎn)成本 高、生產(chǎn)效率差且難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模開采的問題，提供了一種煤礦井下黃土充填采煤方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的包括反運(yùn)輸工藝、充填采煤工藝及無(wú)煤柱充 填采煤工藝；
反運(yùn)輸工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)a、對(duì)荒山規(guī)劃后采集黃土運(yùn)輸至投料井口并投下；b、 經(jīng)總回風(fēng)巷、采區(qū)大巷運(yùn)至采煤工作面副巷口 ；C、經(jīng)工作面副巷運(yùn)送至采煤工作面后側(cè)的 刮板輸送機(jī)；d、進(jìn)行全程下料；
充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤區(qū)割煤的同時(shí)其后的液壓支架前探梁滯后割 煤處伸出進(jìn)行支護(hù)，待一刀煤全部割完后采煤工序完成；然后前探梁收回，液壓支架整體前 移，留出充填空間；接著采煤工序和充填工序同步進(jìn)行至下一刀煤全部割完且留出的充填 空間充填完成后，液壓支架整體前移，往復(fù)循環(huán)；
無(wú)煤柱充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)當(dāng)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填時(shí)，進(jìn)行沿空留巷作業(yè)， 并將留出的巷道作為下一個(gè)采煤區(qū)的主巷或副巷，依次類推，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)采煤區(qū)的無(wú)煤柱 充填采煤工藝。本發(fā)明中所選用的黃土作為主要充填材料具有資源豐富、采集方便、成本低廉、易
3壓實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，由于在其制備和壓實(shí)過程中無(wú)需添加任何膠結(jié)材料，為原生態(tài)資源，因此不會(huì) 對(duì)地下造成二次污染，是一種完全“綠色”的充填材料。正常作業(yè)時(shí)，采煤作業(yè)和充填作用 同步進(jìn)行，大大提高了充填采煤的效率，而且充填作業(yè)和采煤作業(yè)相互隔離，有效避免了工 作面揚(yáng)塵和充填物料對(duì)原煤生產(chǎn)的干擾和污染，采煤和充填工藝完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)， 大大提高了充填采煤效率，同時(shí)充填作業(yè)為沿空留巷作業(yè)提供了所需的條件，從而實(shí)現(xiàn)了 整個(gè)采煤區(qū)無(wú)煤柱充填采煤的目的，最大限度地提高了煤炭資源的回收率。割下的煤運(yùn)送至煤礦井下的分矸系統(tǒng)，分矸系統(tǒng)分選出的原煤矸石運(yùn)輸至充填采 煤工作面副巷口與黃土混合，將原煤矸石與工作面副巷口的黃土混合后運(yùn)輸至刮板輸送 機(jī)，下料后充填壓實(shí)，不僅可大幅度減少礦井矸石的排放量，減少對(duì)地面生態(tài)環(huán)境造成的污 染，而且可以提高原毛煤質(zhì)量，減少選煤廠設(shè)備磨損，節(jié)約從井下到井上，從礦井到選煤廠 等各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)輸成本，節(jié)能減排意義重大。采集黃土后將部分黃土壓實(shí)成塊狀黃土，然后將黃土、塊狀黃土和矸石混合后運(yùn) 輸至投料井口，由于井下空間的限制，黃土完全壓實(shí)具有較大難題，將部分黃土預(yù)先處理， 是將井下壓實(shí)工藝上移到地面，以進(jìn)一步提高充填效果。在條件允許的情況下，將地面現(xiàn)有 矸石山搬回作為充填材料，可謂一舉多得，不僅對(duì)改善礦區(qū)環(huán)境意義重大，而且對(duì)充填材料 是一個(gè)極好的補(bǔ)充，降低充填成本。本發(fā)明通過合理的設(shè)計(jì)提供了一種成本低、資源回收率高、生產(chǎn)效率高的煤礦井 下黃土充填采煤方法，在充填的情況下不僅可滿足煤礦的規(guī)模化生產(chǎn)，大大提高開采效率， 而且對(duì)礦井災(zāi)害的防治意義重大；黃土具有較好的密實(shí)性，充填后，能從根本上杜絕采空區(qū) 瓦斯涌出、突水積水和煤層自燃等災(zāi)害；有效地控制地表沉陷的同時(shí)具有較好的保水意義， 尤其對(duì)黃土高原來(lái)講，可在地下形成一個(gè)很好的隔水層，能對(duì)地表水保護(hù)起到較好作用，對(duì) 地表植被和農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供了基礎(chǔ)；無(wú)煤柱充填采煤使得煤礦井下的煤炭資源回收實(shí)現(xiàn) 了最大化。
具體實(shí)施例方式煤礦井下黃土充填采煤方法，包括反運(yùn)輸工藝、充填采煤工藝及無(wú)煤柱充填采煤 工藝；
反運(yùn)輸工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)a、對(duì)荒山規(guī)劃后采集黃土運(yùn)輸至投料井口并投下；b、 經(jīng)總回風(fēng)巷、采區(qū)大巷運(yùn)至采煤工作面副巷口 ；C、經(jīng)工作面副巷運(yùn)送至采煤工作面后側(cè)的 刮板輸送機(jī)；d、進(jìn)行全程下料；
充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)采煤工序是對(duì)采煤區(qū)割煤的同時(shí)其后的液壓支架前 探梁滯后割煤處伸出進(jìn)行支護(hù)，待一刀煤全部割完后采煤工序完成；然后前探梁收回，液壓 支架整體前移，留出充填空間；接著采煤工序和充填工序同步進(jìn)行至下一刀煤全部割完且 留出的充填空間充填完成后，液壓支架整體前移，往復(fù)循環(huán)；
無(wú)煤柱充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)當(dāng)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填時(shí)，進(jìn)行沿空留巷作業(yè)， 并將留出的巷道作為下一個(gè)采煤區(qū)的主巷或副巷，依次類推，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)采煤區(qū)的無(wú)煤柱 充填采煤工藝。割下的煤運(yùn)送至煤礦井下的分矸系統(tǒng)，分矸系統(tǒng)分選出的原煤矸石運(yùn)輸至充填采 煤工作面副巷口與黃土混合。
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采集黃土后將部分黃土壓實(shí)成塊狀黃土，然后將黃土、塊狀黃土和矸石混合后運(yùn) 輸至投料井口。具體實(shí)施過程中，反運(yùn)輸工藝具體為對(duì)劃定的取土場(chǎng)的荒山表土進(jìn)行剝離，用于 隨后的造田，然后用取土機(jī)械(如挖掘機(jī)、推土機(jī))進(jìn)行黃土的采集，采集到的黃土分兩路送 下；一路送到地面黃土制備車間進(jìn)行成型處理；另一路經(jīng)破碎和分級(jí)處理后直接由地面帶 式輸送機(jī)運(yùn)輸至投料井口，在此與地面上矸石、黃土及塊狀黃土混合并拋入投料井井筒，投 下的混合充填材料經(jīng)投料井筒底部的緩沖裝置和給料裝置，均勻地向井下總回風(fēng)巷的管狀 運(yùn)輸機(jī)給料。然后由管狀運(yùn)輸機(jī)將其運(yùn)輸至采煤工作面副巷口，并在此與井下分矸系統(tǒng)的 矸石再次混合。最后混合的充填物料經(jīng)副巷帶式運(yùn)輸機(jī)，再通過轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸至液壓支架后 尾梁懸掛的充填專用刮板輸送機(jī)上。刮板輸送機(jī)的溜槽底板上開有若干個(gè)漏料孔，從而實(shí) 現(xiàn)了將黃土等混合充填材料對(duì)采空區(qū)的投放；充填采煤工藝具體為采用采煤機(jī)對(duì)采煤區(qū)進(jìn) 行割煤作業(yè)，割下的煤通過采煤工作面主巷運(yùn)出；采煤機(jī)割煤時(shí)由液壓支架前探梁的伸縮 梁伸出進(jìn)行支護(hù)，割完一刀煤后液壓支架的前探梁伸回并將液壓支架整體前移，采煤工作 面后部留出采空區(qū)為充填作業(yè)區(qū)，在進(jìn)行下一刀割煤作業(yè)的同時(shí)通過壓實(shí)裝置對(duì)運(yùn)到采空 區(qū)的黃土及其混合物進(jìn)行充填作業(yè)，割煤作業(yè)與充填作業(yè)同步進(jìn)行，有效提高了效率，無(wú)煤 柱充填采煤工藝具體為緊隨充填工作區(qū)域，沿采空區(qū)主巷或副巷前后方向橫排布置若干巷 道側(cè)向壓實(shí)裝置，使采空區(qū)充填區(qū)域構(gòu)成一個(gè)完全封閉的空間。當(dāng)采煤作業(yè)和充填作業(yè)向 前推進(jìn)時(shí)，巷道側(cè)向壓實(shí)裝置也同步前移，這樣即可通過巷道側(cè)向壓實(shí)裝置和液壓支架后 方的壓實(shí)裝置共同作業(yè)，使采空區(qū)始終處于一個(gè)完全封閉的空間，增強(qiáng)壓實(shí)效果的同時(shí)可 將放置巷道側(cè)向壓實(shí)裝置的巷道保留(沿空留巷作業(yè)后留出的巷)，作為下一個(gè)采煤區(qū)的主 巷或副巷，依次類推，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)采煤區(qū)的無(wú)煤柱充填采煤目的。
權(quán)利要求
一種煤礦井下黃土充填采煤方法，其特征在于包括反運(yùn)輸工藝、充填采煤工藝及無(wú)煤柱充填采煤工藝；反運(yùn)輸工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)a、對(duì)荒山規(guī)劃后采集黃土運(yùn)輸至投料井口并投下；b、經(jīng)總回風(fēng)巷、采區(qū)大巷運(yùn)至采煤工作面副巷口；c、經(jīng)工作面副巷運(yùn)送至采煤工作面后側(cè)的刮板輸送機(jī)；d、進(jìn)行全程下料；充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤區(qū)割煤的同時(shí)其后的液壓支架前探梁滯后割煤處伸出進(jìn)行支護(hù)，待一刀煤全部割完后采煤工序完成；然后前探梁收回，液壓支架整體前移，留出充填空間；接著采煤工序和充填工序同步進(jìn)行至下一刀煤全部割完且留出的充填空間充填完成后，液壓支架整體前移，往復(fù)循環(huán)；無(wú)煤柱充填采煤工藝采用如下步驟實(shí)現(xiàn)當(dāng)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填時(shí)，進(jìn)行沿空留巷作業(yè)，并將留出的巷道作為下一個(gè)采煤區(qū)的主巷或副巷，依次類推，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)采煤區(qū)的無(wú)煤柱充填采煤工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下黃土充填采煤方法，其特征在于割下的煤運(yùn)送至 煤礦井下的分矸系統(tǒng)，分矸系統(tǒng)分選出的原煤矸石運(yùn)輸至充填采煤工作面副巷口與黃土混
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤礦井下黃土充填采煤方法，其特征在于采集黃土后 將部分黃土壓實(shí)成塊狀黃土，然后將黃土、塊狀黃土和矸石混合后運(yùn)輸至投料井口。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種煤礦井下黃土充填采煤方法，解決了現(xiàn)有煤礦井下充填采煤方法存在械化程度相對(duì)較低、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率差且難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模開采的問題。包括反運(yùn)輸工藝、充填采煤工藝及無(wú)煤柱充填采煤工藝；反運(yùn)輸工藝是將黃土從投料井口投放并運(yùn)輸至采煤工作面進(jìn)行投放，充填采煤工藝是先對(duì)采煤區(qū)割煤至有一定空間，然后割煤作業(yè)和充填作業(yè)同時(shí)進(jìn)行；無(wú)煤柱充填采煤工藝是進(jìn)行沿空留巷作業(yè)。本發(fā)明通過合理的設(shè)計(jì)提供了一種煤礦井下黃土充填采煤方法，使煤炭資源回收率最大化的同時(shí)有效防止了地表的沉陷，大大降低了充填成本，提高了充采機(jī)械化程度，且荒山造田、生態(tài)保護(hù)和資源節(jié)約意義重大。
文檔編號(hào)E21C41/16GK101915100SQ201010261059
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者張小康, 張隨喜, 曹耀豐, 李慎舉, 楊新華, 郝清亮 申請(qǐng)人:霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司