[发明专利]条带充填整体回采采煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层开采的回采采煤方法，特别是一种适用于“三下”煤层开采的条带充填整体回采采煤方法，可实现安全回采，并可以达到与现有综合机械化开采同样的煤炭回收率，同时可将煤层上覆岩层和地表的沉降控制在允许的极小范围内，保证地表建筑和附着物的安全。属于煤炭开采方法领域。

背景技术

目前我国对积压在村庄和重要建筑、路桥设施和湖泊等水体地下(通常称“三下”)的煤层进行开采的采煤方法比较有限，如果不采取适当措施，贸然对此类煤层进行开采，煤层上覆岩层的塌落和断裂就会造成地表的严重沉降和移动，从而导致地面的村庄和重要建筑、路桥设施和湖泊水体等遭到破坏；如果是在水下，更可能导致煤层透水，井下发生严重安全事故，地表的水体资源也会受到严重破坏。

已知的开采方法有三类：其一是房柱式开采，它是将被开采煤体开采成比较规则的房柱状，通过留设的矿房间柱、区段隔离煤柱等支撑上覆岩层重量，而达到控制顶板岩层破坏与垮落，减小采动对地面建(构)筑物影响的目的。房柱式开采的煤炭资源回收率往往不及40％，而且支护手段欠缺，易发生冒顶事故，在非特殊条件下是被禁止采用的方法。其二是充填开采，它是用矸石、黄土、水砂等材料充填采空区，阻止顶板岩层冒落破坏的发展与扩大，最终达到减缓地表沉陷，保护地面建(构)筑物的目的。如专利公开号为CN1936271A的“煤矿矸石充填无煤柱开采工作面采空区的方法”，公开了一种将煤矿矸石通过运输机和皮带等机械充填到采空区的办法。这类方法受材料、设备、工艺的局限，充填物无法密实的充满采空区，而且该方法在采空区作业的设备和人员都无法在安全有效的支护条件下作业，所以在防止地表沉陷上仍有较大局限。其三是条带开采并附以矸石充填的方式，它是将被开采的煤层划分成规则的条带状，采一条，留一条，通过减小开采块段内煤层绝对开采面积，而达到减小地表移动和变形，保护地面建(构)筑物的目的。如专利公开号为CN1483921A的“洞穴填充采煤方法”、专利公开号为CN1952349A的“利用矸石置换村庄下压煤的开采方法”、专利公开号为CN1963149A的“建筑物下矸石置换条带煤柱的开采方法”等，公布的方法就属于此类。这类方法的煤炭回收率低，只有大约30％-50％，虽然附以矸石回填的办法，对减缓地面沉降有一定的效果，但是从资源回收率极低和开采成本增加很多、安全性差等方面考虑就有些得不偿失了。还有如专利公开号为CN1410655A的“建筑物或构筑物下压煤大条带协调式全部开采方法”中，公布的是一种先进行跳采，再将跳采所留的煤层区段同时进行快速强采的方法，它也是条带开采的一种，虽然这种方法的回采率有了很大提高，但是地表沉陷的不均匀性仍然较大，而且关键的后期强采阶段在不同地区和煤层条件下的地表移动变形是很难得到保证的，因此，能否达到预期的沉降效果的影响因素较多，存在较大风险。

综上所述，国内、外目前尚未见对“三下”煤层进行高回收率、高产、高效的综合机械化的理想开采方法的相应报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种条带充填整体回采采煤方法，它有效地解决了现有“三下”煤层回采存在的地表沉降变形、煤炭资源回收率低、存在安全隐患等问题，其综合利用了成熟的回采技术和常用设备，有利于“三下”煤层的回采，开采作业安全，操作方便，在提高煤炭回收率的同时，能将煤层上覆岩层和地表的沉降变形控制在建筑物允许变形的极小范围内，实现地表平缓下沉量极小，以达到保护地表建筑和附着物的目的。

本发明的目的是这样实现的：该方法的技术要点包括以下步骤：

在采区布置送出工作面的运输巷道和回风巷道及开出切眼后，在工作面铺设运输机和沿运输机往复移动割煤的采煤机，在与运输机运行方向相垂直的方向设置通过连接头与运输机相连接的支护装置；

所述支护装置包括带有连接头的工作面液压支架、带有连接头的巷旁充填侧模板支架和带有连接头的巷旁充填后模板支架；其中

沿所述工作面的回采方向至少排列一组所述工作面液压支架，在每组所述工作面液压支架的两侧分别同向平行设置所述巷旁充填侧模板支架和所述巷旁充填后模板支架，并由所述巷旁充填后模板支架和左、右两侧的所述巷旁充填侧模板支架围成充填模腔；

利用所述支护装置的支架中的各推移油缸，沿所述工作面的回采方向推移所述运输机及与其连接的所述支护装置的各支架自身，持续推进并采煤；

所述支护装置的各支架沿所述回采工作面推进后，通过管道向所述支护装置的各支架围成的所述充填模腔内浇注膏体混凝土，形成支撑在采空区上方的顶板与开采煤层底板之间的条带状充填墙；