急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法的製作方法

2023-05-15 01:47:06

專利名稱：急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採煤法，具體地說，涉及一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法。
背景技術：
當開採急傾斜近距離煤層群時，由於煤層傾角超過頂底板巖石移動角，煤層開採後，煤層頂板、底板都可能發生移動垮落，上、下部煤層的開採都會產生較大的相互影響，破壞未開採煤層的頂、底板的完整性，不利於相鄰煤層的開採。在工作開採層中，井內的頂架支撐力度不強，這和急傾斜煤層鬆軟有關，所以要加強頂架的力度支撐性，若不及時支護或支護措施不力，將發生片幫或引發端頭事故。開採急傾斜煤層時的垮落帶、裂隙帶及下沉帶的分布與緩傾斜、傾斜煤層正好相反。同時由於生產能力小，受開採技術、經濟和客觀地質條件限制，難於採用先進的頂板管理方法。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，可以實現急傾斜煤層的安全生產，同時可以解決井下煤礦生產矸石的處置問題。本發明技術方案如下一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其步驟為(I)首先在採煤前布置巷道。斜坡巷道沿俯偽面按23° 25°角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回採。(2)其次採用柔性掩護支架採煤法採煤。採面選用柔性掩護支架，柔性掩護支架間使用背板背緊，並採用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將採空區的矸石與採場空間隔開。(3)最後對採空區進行矸石充填。進一步的，柔性掩護支架採煤法的步驟包括(I)落煤布置炮眼採用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大於1.0m，坎子高度不大於1.2m, IOm 一個循環；其中，打眼順序由下向上，風水管路由上部拉下，隨打眼隨往上拉，並吊掛好，打眼和裝藥平行作業，裝藥滯後打眼2m以上。裝藥採用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少於O. 4m炮土，每眼裝藥2條。⑵攉煤由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤。(3)調整下放柔性掩護支架隨著出煤，支架在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降。(4)拆除、延續柔性掩護支架一個循環完成後，開完下眼口向上推採5m以上，尾架下放到位後，拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架，保持尾架長度符合規定，拆下來的柔性掩護支架運至上倉頭續接。進一步的，矸石充填步驟包括(I)翻矸將矸石翻在斜坡皮帶上，其中，將大於400mm的矸石砸開。(2)運輸在皮帶機尾堆積矸石，使用耙礦絞車把矸石充填在採空區。(3)耙矸耙礦絞車安裝在皮帶機尾向外的地點。(4)充填使用耙鬥吊起矸石後翻在工作面採空區，在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區最遠端，保證正常通風。進一步的，柔性掩護支架優選11# 「工」字鋼加工的1. 6m的柔性掩護支架。進一步的，矸石充填時上倉頭每隔20米更換一次充填點，更換時重新安裝絞車吊裝錨杆，重新固定所述皮帶機尾。進一步的，採面的上倉頭與上順槽採用弧形過渡，距上倉頭5m內坡度不得大於18°，最上倉的上倉頭IOm範圍內立撐間距不大於lm。進一步的，下順槽錨網支護處巷道高度彡1. 6m，採面的上倉頭5m範圍內響炮時，放炮地點在下倉頭以下的巷道中。進一步的，從變坡點起過渡段的長度為O 3. Om,進一步的，在工作面上順槽IOm範圍內的柔性掩護支架> 6架。進一步的，從變坡點起尾架長度3-5m，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im打一根立撐並墊防滑墊，尾架處至少存在一根有效橫撐。本發明的技術效果如下1、本發明可以實現急傾斜煤層的安全生產。2、本發明以矸石置換能源的目的，可以解決井下煤礦生產矸石的處置問題，避免了矸石提升所帶來的運輸緊張、地面環境汙染和佔地問題。3、本發明可以提高資源回收率、保護生態環境、促進礦區和諧發展。


圖1為急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法示意圖。圖中，1-巷道；2_採空區；3_柔掩支架；4-頂板；5-底板；6-絞車；7-耙鬥；8-皮帶機。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施例，對本發明的技術方案做詳細描述。(1)巷道布置及施工順序根據地質實際情況和工程布置，將工作面布置為5個倉由西向東推進，斜坡巷道I沿俯偽面按23° 25。角布置。施工順序遵守沿傾向由上至下，沿走向自西向東回採，先回採2#倉，隨著推採依次與3#、4#、5#、i#倉接倉形成多倉回採。(2)採煤方法及採煤工藝①採煤方法根據煤層賦存條件和實際揭露的煤層情況，採用柔性掩護支架採煤法，具體步驟和參數如下坎子高度不大於1. 2m(法線)；工作面坡度在23° 25°且坡度保持一致；收尾時坡度調整為25° 27° ;距上倉頭5m範圍內，坡度不大於18°。尾架長度從變坡點開始計算尾架長度3-5m。使尾架變坡點後成水平狀，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im必須打一根立撐，尾架立撐可不戴帽，但必須墊防滑墊。尾架處至少存在一根有效橫撐。上、下倉同時推採時，從變坡點計算，上倉的下端頭與下倉的上端頭錯距不得大於3m，並保證上倉超前下倉。上端頭推採時及時將柔性掩護支架延續到位，且柔性掩護支架安過變坡點2 3架。工作面推採時必須保證推採進度、坡度保持一致。②支護形式斜坡、運輸平巷選用「金屬網+鋼帶+樹脂錨杆+錨索支護」，採用金屬支架加固。採面支護選用11# 「工」字鋼加工1. 6m柔性掩護支架3進行支護。柔性掩護支架3間使用背板背緊，採用6根直徑26 28mm的鋼絲繩將柔性掩護支架3連接成一個柔性掩護整體，由此將採空區2的矸石與採場空間隔開，採面內必須使用同一型號的鋼絲繩，鋼絲繩接頭要錯開，3m之內相鄰兩根鋼絲繩不能有兩個以上的接頭；鋼絲繩接頭處要搭接2m以上，並使用不少於8個卡子卡牢，卡子必須與繩匹配。第一、四根使用雙鋼絲繩。柔性掩護支架3密度為6架/m。柔性掩護支架3要垂直頂板4安裝，不得歪扭，迎山角5 7°。每架都要與鋼絲繩連接牢固，鋼絲繩必須拉緊、拉直，螺絲必須擰緊。採面內正常推幫時，除上下倉頭5m範圍內以外的其它地點坡度為23° 25。，坡度要保持一致。上倉頭續架時，密架安過變坡點2 3架。工作面上順槽距上倉頭，下順槽距下倉頭，中間溜煤眼距中間下煤口各不少於20m範圍內打好超前支護。支護形式為錨網支護時斜坡頂板4側10m、底板5側20m範圍內採用一根單體柱加一根絞接梁加固，絞梁上銷，使之連成一體；支護形式為金屬支架時，每個架頭打一根立撐，立撐用舊鐵道(或單體柱)。上順槽平巷採用錨網索加噴漿進行支護。在距口 20米範圍內煤層底板5側打單體柱加木剁進行加固，間距不大於1. 0m。③採煤工藝主要生產過程有落煤(打眼、放炮)、攉煤、調整下放支架、拆除延續支架、矸石充填等。落煤根據煤層硬度、厚度和採場周圍壓力情況、採煤工藝布置炮眼，採用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大於1. Om,坎子高度不大於1. 2m,正常情況下IOm —個循環。裝藥數量每眼裝藥2條。根據推採處頂底板5及地質條件決定火藥用量，但最多不得超過3條。封泥用量要裝填長度不小於O. 5m，封泥外剩餘炮眼部分用粘土炮泥或用不燃性的、可塑性鬆散材料製成的炮泥封實。受工作麵條件限制局部地段無法按以上規定布置炮目艮，適當增減工作面炮眼數量和裝藥的數量，調整炮眼角度及深度，以崩落煤炭能正常下放支架為宜。裝藥結構採用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少於O. 4m炮土。打眼順序由下向上，風水管路儘量由上部拉下，隨打眼隨往上拉，並吊掛好，打眼和裝藥平行作業，裝藥滯後打眼2m以上。攉煤由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤。且必須嚴格執行邊扒煤邊打立撐，扒一棵打一棵立撐。先扒頂板4側的煤，打好立撐，扒煤時注意頂板4情況，發現有漏矸及時躲避，安全後重新劃背。扒煤時前方浮煤不能出現明顯的陡坎。調整下放柔性掩護支架3 :隨著出煤，柔性掩護支架3在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降，派專人對支架進行調整，利用邁步支撐有目的的控制支架的沉降速度、沉降位置及支架形態。如果柔性掩護支架3仰時，要打橫撐，控制支架；如發現柔性掩護支架3在下落後有可能造成趴架，此時要把橫撐邊卸壓邊調整，並打好立撐；如發現柔性掩護支架3在下落後有可能造成仰架，要把原立撐邊卸壓邊調整，並打好橫撐，然後再下放柔性掩護支架3。防止在架腳三角區漏矸，扒一顆柱距時及時將柔性掩護支架3下放到位，嚴禁三角區面積大，扒完煤後臺階處不許出現明顯坎子，將臺階形成斜坡，使柔性掩護支架3下放下來，以減少三角區面積。拆除、延續柔性掩護支架3 :—個循環完成後，開完下眼口向上推採5m以上，尾架下放到位後，要拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架3，保持尾架長度符合規定，拆下來的柔性掩護支架3運至上倉頭續接。(3)矸石充填矸石充填地點選擇在工作面上順槽。主要充填過程有翻矸、運輸、耙矸、充填。①翻矸各水平使用側斜式礦車將矸石運輸至工作面的翻矸地點，將矸石翻在斜坡皮帶上。矸石不能完全翻出時可使用長把工具清理。翻矸時要打好車別子，一次只允許翻一輛車。皮帶機8外的矸石可使用鐵鍬攉在皮帶機8上，大於400mm的大塊必須使用大錘砸開。②運輸矸石經溜煤斜坡的皮帶至上順槽西溜子巷皮帶翻至皮帶機8尾下放堆積，在使用耙礦絞車6把矸石充填在採空區2。③耙矸耙礦絞車6安裝在皮帶機8尾向外的地點。上倉頭每隔20米更換一次充填點。更換時必須重新安裝絞車6吊裝錨杆。重新固定皮帶機8尾。④充填矸石使用耙鬥7吊起後翻在工作面採空區2。充填區域為上倉頭柔掩支架向裡3米以內的地方。在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區最遠端，保證正常通風。此外，在採用本發明的採煤法採煤時，還需要注意以下施工工藝(I)上倉頭管理採面上倉頭與上順槽採用弧形過渡，不許有坎子，距上倉頭5m範圍內坡度不得大於18°。最上倉上倉頭IOm範圍內立撐間距不大於lm。為了防止上倉頭密架末端在響炮、扒煤時自行下沉，必須採取如下措施①上巷支護為錨網支護，加工製作連接鏈，密架1#、2#繩使用卡子卡緊，另一端與密架末端重疊以外第一根錨杆連接。②上倉頭續架時，距上倉頭15m範圍內續架與推採不得平行作業。上倉頭續架時，密架安過變坡點2-3架，不許拆除上風巷支護。每次推採到上倉頭後，必須及時延續支架，嚴禁兩次推採後再延續支架。上倉頭續架時儘可能採用手鎬或風鎬刨，若需要響炮進行處理時，眼深不超過1. Om,每眼裝藥量不大於I條，眼數不超過4個。支架必須安裝牢固，支架間距一致，架與架之間用樹脂背板間隔嚴實、壓緊合縫。操作時，將該繩上除首端以外的所有螺栓擰松，用倒鏈將繩拉緊後，再將螺栓擰緊，每根繩依次進行。(2)上、下順槽及過渡段管理①上、下順槽錨網支護處巷道I高度不得小於1. 6m，採面上倉頭5m範圍內響炮時，放炮地點只準選擇在下倉頭以下的巷道I中，嚴禁在上風巷放炮。②在推採過程中要保證從變坡點算起，過渡段的長度為O 3. O米。若兩倉對口，要在下倉的上口處設置好擋煤(矸)設施，用竹排子或溜子板將下倉的上口擋住，高度為巷道I高的三分之一，防止上倉的煤砰落入下倉傷人。過渡段及各倉眼口處同時打兩根立撐和兩根斜帽撐支護頂板4。支架未落到位或懸空時，要打兩根橫撐，並將三角區劃背牢靠。柔掩工作面備用材料規定在工作面上順槽IOm範圍內必須備齊不少於6架適用柔性掩護支架3、3塊木釺子(竹排子)、48個螺絲、48個螺母和24塊壓板，2部手拉葫蘆。上倉頭5米範圍內備齊2根適用單體柱。每個坎子下5m範圍內必需備齊1. 4 2. 5m的備用單體柱2根，備用的單柱可打在柔性掩護支架3上，嚴禁放在煤裡。下倉頭及溜子巷要各有一部手拉葫蘆。③開眼口要求開眼口 5m範圍內推採時要加強支護，打好橫、立撐，立撐間距不大於lm，眼口上的對立撐要穿鞋(兩塊舊木板)。開眼口時，拆除溜煤道眼口「錨網」支護前，要打I 2根斜撐管理頂板4，並支設立撐控制好眼口上方倉內的柔性掩護支架3。開眼口拆錨網長度以不大於工作面循環進度為準，拆錨網時打兩根單體柱加固眼口舌尖。用雙單體柱包角，把金屬網包捆在單體柱上。使用專用工具拆除順槽巷道I錨網的託盤和螺母，拆下的錨網及託盤螺母及時運走。開眼口底腳面積大時，防止漏矸，需要及時使用物料劃背好，並打橫撐進行支撐。(3)下倉頭管理①尾架長度從變坡點開始計算，尾架長度3_5m。使尾架變坡點後成水平狀，尾架高度不低於1. 2m，尾架每隔Im必須打一根立撐，尾架立撐可不戴帽，但必須墊防滑墊。尾架處至少存在一根有效橫撐。②尾架每間隔Im必須打一根立撐。立撐與支架間要採取防滑措施，使用防滑木板或防滑膠墊。尾架仰架時，可根據需要加打I 2根橫撐。尾架末端必須採用立撐(舊鐵道或單體柱)和木板進行封閉。封閉規定在頂板4側打立撐加固，立撐必須牢固可靠，立撐不戴帽。必須下底梁，底梁兩端必須伸出支架和頂板4立撐外。立撐上端必須過肩，長度不小於100mm，並緊靠支架。立好撐後，再用木板劃嚴。③在尾架的1#、2#繩上各卡4個卡子，防止支架沿繩滑動，為了能使卡子卡牢，2#繩上卡子處要附一根O. 2m長的短繩。④拆除尾架要求拆架前，先拉底，清淨雜物，保證巷道I暢通，巷道I高度不小於1.2m,邊拉底邊檢查點撐牢固程度，不合格立即補撐。拆架子時，先松支架下邊的3根繩，且最多松4架，頂繩一次只鬆開I架，並設好檔矸木。拆出的支架必須運到口 IOm外，然後再拆第二架。要使用倒鏈將支架拆出，若支架被卡住，可用不小於1. 5m的橇棍將支架橇開，再用倒鏈將支架拉出，不得用手直接去拽支架。拆架時，人員必須站在有可靠支護的掩護下進行操作。拉倒鏈時，人員要側身站在距被拆支架2m以外的安全地點。倒鏈掛在有點撐支的支架上，點撐打在頂繩的壓板上，柱腳必須蹬在硬煤上。尾架處至少打一根橫撐進行加固，防止仰架後漏矸，拆尾架時嚴禁放煤矸。
權利要求
1.一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於， (1)首先在採煤前布置巷道斜坡巷道沿俯偽面按23° 25。角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回採； (2)其次採用柔性掩護支架採煤法採煤其中，採面選用柔性掩護支架，所述柔性掩護支架間使用背板背緊，並採用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將採空區的矸石與採場空間隔開； (3)最後對採空區進行矸石充填。
2.如權利要求1的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，柔性掩護支架採煤法的步驟包括 (I)落煤 布置炮眼採用排炮布置炮眼，每排2個炮眼，排距不大於1. Om，坎子高度不大於1. 2m,IOm —個循環；其中，打眼順序由下向上，風水管路由上部拉下，隨打眼隨往上拉，並吊掛好，打眼和裝藥平行作業，裝藥滯後打眼2m以上； 裝藥採用正向裝藥，每個炮眼至少裝一個水炮泥和不少於O. 4m炮土，每眼裝藥2條； (5)攉煤 由下向上邊鋪溜子邊逐段扒煤； (6)調整下放柔性掩護支架 隨著出煤，支架在自重和上部煤矸的壓力作用下逐步下降； (7)拆除、延續柔性掩護支架 一個循環完成後，開完下眼口向上推採5m以上，尾架下放到位後，拆除下倉頭尾架處部分柔性掩護支架，保持尾架長度符合規定，拆下來的柔性掩護支架運至上倉頭續接。
3.如權利要求2的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，矸石充填步驟包括 (5)翻矸 將矸石翻在斜坡皮帶上，其中，將大於400mm的矸石砸開； (6)運輸 在皮帶機尾堆積矸石，使用耙礦絞車把矸石充填在採空區； (7)耙矸 耙礦絞車安裝在皮帶機尾向外的地點； (8)充填 使用耙鬥吊起矸石後翻在工作面採空區，在上順槽安一部正壓風機，風筒末端吊掛在充填區最遠端，保證正常通風；
4.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，柔性掩護支架優選11# 「工」字鋼加工的1. 6m的柔性掩護支架。
5.如權利要求3，的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，矸石充填時上倉頭每隔100米更換一次充填點，更換時重新安裝絞車吊裝錨杆，重新固定所述皮帶機尾。
6.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，採面的上倉頭與上順槽採用弧形過渡，距上倉頭5m內坡度不得大於18°，最上倉的上倉頭IOm範圍內立撐間距不大於lm。
7.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，下順槽錨網支護處巷道高度>1. 6m，採面的上倉頭5m範圍內響炮時，放炮地點在下倉頭以下的巷道中。
8.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，從變坡點起過渡段的長度為O 3. Om,
9.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，在工作面上順槽IOm範圍內的柔性掩護支架> 6架。
10.如權利要求3的一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其特徵在於，從變坡點起尾架長度3-5m，尾架高度>1. 2m，尾架每隔Im打一根立撐並墊防滑墊，尾架處至少存在一根有效橫撐。
全文摘要
本發明公開了一種急傾斜煤層柔性掩護支架採空區矸石充填採煤法，其步驟為首先在採煤前布置巷道，斜坡巷道沿俯偽面按23°～25°角布置，沿傾向由上至下，沿走向自西向東回採；其次採用柔性掩護支架採煤法採煤，採面選用柔性掩護支架，柔性掩護支架間使用背板背緊，並採用鋼絲繩連接成一個柔性掩護整體，將採空區的矸石與採場空間隔開；最後對採空區進行矸石充填。通過本方法，可以實現急傾斜煤層的安全生產，同時可以解決井下煤礦生產矸石的處置問題。
文檔編號E21F15/00GK103061764SQ201210540160
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者耿養謀, 張偉, 馬植勝, 相嘯宇, 於福國, 周彥軍, 孫春歧, 王忠武, 蔡來生, 王新華, 景源, 袁正俊, 王雷, 高立增, 趙兵, 李萬清, 李忠學, 崔濤 申請人:北京昊華能源股份有限公司