[发明专利]控制覆岩裂隙与地表沉陷的掘采充平行作业的采煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采煤方法，属于煤炭开采技术领域，特别是一种控制覆岩裂隙与地表沉陷的掘采充平行作业的采煤方法。

背景技术

保水开采就是通过选择合理的采煤方法和工艺，使采动影响对含水层的含水结构不造成破坏；或虽受到一定的损坏，造成部分水流失，但在一定时间内含水层水位仍可恢复；或即使地下水位不能恢复如初，但不影响其正常供水，至少能保证地表生态对水资源的需求。

现有的保水开采技术采出率不高，要么就是保水效果不好，充填方法存在开采效率不高的问题。需要开发出一种能实现水资源保护，又能快速采煤，又能安全高效采出煤炭资源的方法。

此外，我国“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤量较大，据国有重点煤矿不完全统计，总量达137.9亿t。随着煤炭开采技术水平的提高，为了解放“三下”压煤，煤矿“三下”开采技术得到了极大的发展。目前常见的地表沉陷控制方法主要包括：协调开采、部分开采、覆岩离层注浆及充填开采等。协调开采是利用多个采煤工作面同时开采产生的地表变形相关抵消来达到减轻地表变形的目的，但该方法涉及多个工作面同采，且受地表被保护对象布局限制，对开拓设计影响较大，适用条件有限。部分开采是以采出部分煤炭和留设一定宽度永久煤柱为特点，来控制覆岩移动和地表沉陷的方法，主要方法有旺格维利采煤法、房柱式开采、条带开采、限厚开采、刀柱法、巷式开采等。这些方法在一定程度上虽能够控制地表沉陷，但采出率都不高，一般在50％左右。覆岩离层注浆是通过钻孔注浆方式对上硬下软岩层间的离层空间进行充填，达到控制坚硬岩层上部岩层下沉和减少地表沉陷的目的，一般情况下地表减沉率不会超过40％。与其它地表沉陷控制方法相比，充填开采是目前控制地表沉陷最有效的方法，采空区可部分充填，也可全部充填，按照工作面布置特点，主要方法包括长壁工作面采空区充填、条带充填、巷式充填等，这些方法存在的主要问题是采煤与充填协调作业难、充填系统复杂、充填空间大且充填时间长等。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、煤炭采出率高、控制地表沉陷效果好、安全高效的控制覆岩裂隙与地表沉陷的掘采充平行作业的采煤方法。

技术方案：本发明的控制覆岩裂隙与地表沉陷的掘采充平行作业的采煤方法，包括如下步骤：

a、沿采场边缘或中间布置一条采场运输巷一，并从采场运输巷一垂直或倾斜掘进一条采场支巷一；

b、由内向外对采场支巷一的煤体进行多个双翼式采硐开采，每个双翼式采硐及其相应采场支巷一段称为一个阶段；

c、每采完一个阶段内的双翼式采硐，沿采场支巷一间隔一个双翼式采硐的宽度进行下一个阶段的双翼式采硐开采；

d、采完多个阶段的双翼式采硐之后，在采场支巷一内打密闭墙，对采完的的双翼式采硐及其对应的采场支巷一段内进行充填；

e、在进行步骤d的同时，重复步骤b、c，对采场支巷一继续进行双翼式采硐开采；

f、重复步骤b、c、d、e，直至该采场支巷一内的双翼式采硐都开采和充填完毕；

g、在开采和充填该采场支巷一内的双翼式采硐的同时，在该采场支巷一的一侧平行掘出下一条采场支巷一；

h、重复步骤b、c、d、e和f，直到下一条采场支巷一及其内的双翼式采硐开采和充填完毕；

i、重复步骤b、c、d、e、f和g，直到采场运输巷一侧内的所有采场支巷一和双翼式采硐开采完毕；

j、在开采和充填采场运输巷一一侧内的采场支巷一和双翼式采硐的同时，在采场的另一侧掘出采场运输巷二，并从采场运输巷二一侧掘出一条采场支巷二，采场支巷二位于两条相临的采场支巷一之间；

k、按步骤b、c、d、e、f和g的方法对采场支巷二进行双翼式采硐开采和充填，直到开采和充填完采场内的煤炭资源。

所述垂直采场支巷方向与采硐的夹角a按满足采煤设备作业角度的要求确定；所述的每个双翼式采硐的宽度与采煤设备的作业宽度相等；在采场运输巷同侧的采场支巷之间的距离L由公式：L≈L₁+2L₂cos a确定，L₁为采场支巷的宽度，L₂为采硐的长度。