一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法

1.本发明涉及矿井充填开采技术领域，具体涉及一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法。

背景技术：

2.我国“三下”压煤量巨大，仅大中型矿井压煤量达到140亿吨以上，其中建下压煤占60％以上，铁路下压煤占12％左右，然而目前“三下”采出量仅10亿吨。随着长期高强度开采及村镇企业与住宅大范围建设，大部分矿井在不久的将来可能无法大规模开采，无法实现煤炭资源长期可持续发展。若强行开采“三下”煤炭资源，地表砖混建构及自然环境将发生不可逆的破坏，严重影响煤炭企业的经济与社会效益。除此之外，我国历年来累积堆放的煤矸石约45亿吨，占地超过1.5万公顷，目前每年排放超过2.5亿吨，造成环境污染严重。

技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其可有效解决“三下”圧煤和矸石外排环境污染，处理历年矿井伴生煤矸石，实现厚层煤炭资源安全高效绿开采。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，具体包括以下步骤：
6.a.根据地表建筑物的范围和保护等级，确定矿井下煤炭充填开采范围；
7.b.根据划分的分层膏体充填工作面，确定顶分层充填面、底分层充填面的两道顺槽即胶带顺槽和辅运顺槽的布置方式，其中底分层充填面切眼安排在顶分层充填面切眼后方，定义工作面推进方向为前；
8.c.工作面正常充填开采时，顶分层充填面和底分层充填面同采同充；
9.d.为了保证停采线顶板为充填体，底分层充填面相比顶分层充填面提前设置停采线；
10.e.当顶分层充填面和底分层充填面均完全凝固后即可将划分的分层膏体充填工作面开采完毕，即完成厚煤层分层同采同充膏体充填采煤。
11.优选地，步骤b中，根据顶分层充填面和底分层充填面的两道顺槽的布置方式可以分为共用两道顺槽布置法、共用胶带顺槽布置法和独立应用两道顺槽布置法。
12.优选地，步骤e中，顶分层充填面的充填体为胶结膏体，底分层充填面充填体选用胶结膏体、非胶结膏体或矸石固体充填。
13.优选地，步骤a中，底分层充填面切眼与顶分层充填面切眼距离大于50m。
14.优选地，步骤d中，底分层充填面相比顶分层充填面提前10m停采。
15.本发明的有益效果在于：
16.1、在“三下”压煤中对厚层煤炭资源的回收，可最大限度的提高煤炭回采率和膏体充填效率，这是以往的充填采煤方法不具有的；
17.2、由于充填率极大提高，覆岩下沉空间大幅缩减，可有效保护水体资源，控制地表建筑物及附属物在允许的地表变形；
18.3、降低了人工费、设备折旧费等充填成本，提高资源回收率，延长矿井服务年限；
19.4、分层同采同充膏体充填开采可有效降低顶底板破坏范围和采空区瓦斯积聚和涌出量，保障煤炭资源安全开采；
20.5、矸石、粉煤灰等作为充填材料的重要组成成分，解决了矸石山、粉煤灰对土地的侵占及环境的污染，消除了矸石山的坍塌及自燃爆炸等事故隐患。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例提供的共用两道顺槽布置法的平面图示意图。
23.图2是图1的a-a剖面图示意图。
24.图3是图1的b-b剖面图示意图。
25.图4是本发明实施例提供的共用胶带顺槽布置法的平面图示意图。
26.图5是图4的a-a剖面图示意图。
27.图6是图4的b-b剖面图示意图。
28.图7是本发明实施例提供的独立应用两道顺槽布置法的平面图示意图。
29.图8是图7的a-a剖面图示意图。
30.图9是图7的b-b剖面图示意图。
31.附图标记说明：
32.1、底分层充填面；2—顶分层充填面；3—胶带顺槽；4—辅运顺槽；5—胶带上山；6—辅运上山；7—充填体。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一，如图1、图2、图3所示，一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，顶分层充填面1与底分层充填面2紧邻，分层膏体充填工作面共用胶带顺槽3和辅运顺槽4，具体步骤包括：
35.a.根据地表建筑物的范围和保护等级，确定矿井下煤炭充填开采范围；划分分层膏体充填工作面为顶分层充填面1与底分层充填面2；
36.b.根据划分的分层膏体充填工作面，通过胶带上山5和辅运上山6沿底分层充填面2开始掘进胶带顺槽3和辅运顺槽4，其中底分层充填面2切眼安排在顶分层充填面1切眼后方50m，充填管路在辅运顺槽4安装一个三通切换阀；
37.c.工作面正常充填开采时，顶分层充填面1和底分层充填面2同采同充；
38.d.为了保证停采线顶板为充填体7，在底分层充填面2停采线后方10m停采；
39.e.当顶分层充填面1和底分层充填面2均完全凝固后即将划分的分层膏体充填工作面开采完毕，即完成厚煤层分层同采同充膏体充填采煤。
40.实施例二，如图4、图5、图6所示，顶分层充填面1与底分层充填面2紧邻，分层膏体充填工作面共用胶带顺槽3，而辅运顺槽4单独布置时，具体步骤包括：
41.a.根据地表建筑物的范围和保护等级，确定矿井下煤炭充填开采范围；
42.b.根据划分的分层膏体充填工作面，通过胶带上山5和辅运上山6沿底分层充填面2开始掘进运输顺槽3，其中顶分层充填面1的胶带顺槽3沿底分层充填面2顶板掘进，底分层充填面2的辅运顺槽4与顶分层充填面1的辅运顺槽4间隔20m沿底分层充填面2掘进，底分层充填充填面2切眼安排在顶分层充填面1切眼后方50m，充填管路在辅运顺槽4安装一个三通切换阀；
43.c.工作面正常充填开采时，顶分层充填面1和底分层充填面2同采同充；
44.d.为了保证停采线顶板为充填体7，底分层充填面2停采线后方10m停采；
45.e.当顶分层充填面1和底分层充填面2均完全凝固后即将划分的分层膏体充填工作面开采完毕，即完成厚煤层分层同采同充膏体充填采煤。
46.实施例三，如图7、图8、图9所示，顶分层充填面1与底分层充填面2紧邻，分层膏体充填工作面独立布置胶带顺槽3和辅运顺槽4，具体步骤包括：
47.a.根据地表建筑物的范围和保护等级，确定矿井下煤炭充填开采范围；
48.b.根据划分的分层膏体充填工作面，通过胶带上山5和辅运上山6沿顶分层充填面1开始掘进顶分层充填面1的胶带顺槽3和辅运顺槽4，沿底分层充填面2开始掘进底分层充填面2的胶带顺槽3和辅运顺槽4，其中底分层充填面2两道顺槽与顶分层充填面1两道顺槽分别间隔20m，底分层充填面2切眼安排在顶分层工作面1切眼后方50m，充填管路单独布置在顶分层充填面1的胶带顺槽3和底分层充填面2两道顺槽；
49.c.工作面正常充填开采时，顶分层充填面1和底分层充填面2同采同充；
50.d.为了保证停采线顶板为充填体7，底分层充填面2停采线后方10m停采；
51.e.当顶分层充填面1和底分层充填面2均完全凝固后即可将划分的分层膏体充填工作面开采完毕，即完成厚煤层分层同采同充膏体充填采煤。
52.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其特征在于，具体包括以下步骤：a.根据地表建筑物的范围和保护等级，确定矿井下煤炭充填开采范围；b.根据划分的分层膏体充填工作面，确定顶分层充填面(1)、底分层充填面(2)的两道顺槽即胶带顺槽(3)和辅运顺槽(4)的布置方式，其中底分层充填面(2)切眼安排在顶分层充填面(1)切眼后方，定义工作面推进方向为前；c.工作面正常充填开采时，顶分层充填面(1)和底分层充填面(2)同采同充；d.为了保证停采线顶板为充填体(7)，底分层充填面(2)相比顶分层充填面(1)提前设置停采线；e.当顶分层充填面(1)和底分层充填面(2)均完全凝固后即可将划分的分层膏体充填工作面开采完毕，即完成厚煤层分层同采同充膏体充填采煤。2.如权利要求1所述的一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其特征在于，步骤b中，根据顶分层充填面(1)和底分层充填面(2)的两道顺槽的布置方式可以分为共用两道顺槽布置法、共用胶带顺槽布置法和独立应用两道顺槽布置法。3.如权利要求1所述的一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其特征在于，步骤e中，顶分层充填面(1)的充填体(7)为胶结膏体，底分层充填面(2)充填体(7)选用胶结膏体、非胶结膏体或矸石固体充填。4.如权利要求1所述的一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其特征在于，步骤a中，底分层充填面(2)切眼与顶分层充填面(1)切眼距离大于50m。5.如权利要求1所述的一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，其特征在于，步骤d中，底分层充填面(2)比顶分层充填面(1)提前10m停采。

技术总结

本发明公开了一种厚煤层分层同采同充膏体充填采煤方法，该方法中巷道布置共三种形式：共用两道顺槽布置法、共用胶带顺槽布置法和独立应用两道顺槽布置法，该方法中采用两个回采区域和充填区，超前回采充填区的充填物料为胶结膏体，滞后的回采充填区充填物料为胶结膏体或非胶结膏体或矸石固体充填。该方法可实现矿井煤矸石返井或不出井，减少固废对环境的污染，极大提高充采效率及矿井煤炭回收率，防治冲击矿压等动力灾害发生及采空区瓦斯积聚及涌出，控制地表沉陷引起的生态环境破坏，保护水体资源，实现厚层煤炭资源安全绿高效开采。采。采。