[发明专利]全负压连采连充分步置换“三下”采煤法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井采煤方法。

背景技术

据不完全统计，我国生产矿井“三下”压煤量达143亿吨，“三下”压煤指城镇、工业建筑物、铁路等建筑物下有需要开采的煤炭，所以在城镇、工业建筑物、铁路、水体等建筑物下开采煤炭属于特殊开采，简称“三下”采煤。为了保护城镇、工业建筑物、铁路等建筑物的生态环境，防止“三下”采空区顶板下沉，一般采用充填法管理顶板，将井下掘进矸石充填到采空区。

从我国充填实践来看，充填方法有巷柱式方法和长壁式充填方法；从充填材料有原生矸充填和似膏体充填。如河北金牛能源股份有限公司邢东矿巷柱式矸石充填，榆林市榆阳区巷柱式放顶煤充填开采，新汶矿区孙村煤矿采用的似膏体充填，泉沟煤矿采用的炮采矸石充填，济宁太平矿膏体充填，翟镇煤矿的综采支架矸石充填等。

这些充填开采方法都取得了一定效果，但也存在一些不足。例如，巷柱式充填法无法形成全负压通风系统安全性差、煤炭回收率低、；长臂工作面充填开采时，充填和生产相互影响、充填材料不足、跑浆威胁工作面、占用综采充填支架设备多，生产效率低等问题。

发明内容

为了实现“三下”采煤的地表不变形、开采效率高、充填成本低的目的，本发明提出一种全负压连采连充分步置换“三下”采煤法。

一种全负压连采连充分步置换“三下”采煤法，步骤如下：

第一步，布置工作面

首先在“三下”区段按照常规的采区布置方法，掘进出运输上山巷道和回风上山巷道，按照工作面80-100m的长度确定出运输顺槽和回风顺槽的位置；在运输上山巷道中沿工作面走向掘进运输顺槽，在回风上山巷道中沿工作面走向掘进回风顺槽，在采区边部掘进切眼；形成该采煤区段的上行式全负压通风系统；

再将整个采煤区段划分若干个生产单元，从采区边部开始由里向外依次为一单元、二单元.....,每个生产单元由3个支巷工作面组成，由里向外依次为第一支巷、第二支巷、第三支巷，支巷将运输顺槽和回风顺槽贯通；每条支巷宽度定为5m，两条支巷之间留设5m宽度煤柱；

第二步，确定开采顺序

开采顺序采用跳采方式，即先从一单元开始、按照一单元、三单元、五单元.....、依次类推，然后再从二单元开始，按照二单元、四单元、六单元.....、依次类推；

第三步，生产单元的开采

第3.1步、布置运输设备，在运输顺槽中布置煤炭胶带输送机，在回风顺槽布置矸石皮带机；

第3.2步、首先将每个支巷分成上、下两个分层；采用EBZ160型掘进机掘进第一支巷的上分层，掘进下来的煤炭用可弯曲胶带输送机运输转载至顺槽巷道，由煤炭胶带输送机转入矿井运输系统；边掘进边进行支护；顶板采用高强锚杆和锚索支护，两帮采用木锚杆或/和玻璃钢锚杆并且挂网支护；

第3.3步、一单元第一支巷上分层掘进完成后，转至第二支巷的上分层继续进行掘进；

同时采用连采机对第一支巷下分层进行后退式卧底回采，回采下来的煤炭用可弯曲胶带输送机运输转载至顺槽巷道，由煤炭胶带输送机转入矿井运输系统；

边回采边对两帮部进行支护，支护方式仍然采用木锚杆/玻璃钢锚杆并且挂网支护；

第3.4步、一单元第一支巷下分层回采完成后，同时，第二支巷的上分层完成掘进；此时，再转至第三支巷的上分层进行掘进；

同时，对第二支巷的下分层进行后退式卧底回采，边回采边对两帮部进行支护；

同时，对回采完成后的第一支巷充填矸石和似膏体，从而支撑住采空的巷道顶板，此时，在一单元的三条支巷内同时进行掘进、回采、充填工作，实现平行作业；

所述的矸石和和似膏体的具体充填方法为：

(1)、在支巷的下开口构筑砖石封闭门，将下开口封闭，并用钢管混凝土墩柱加强支护；

(2)、在回风顺槽布置矸石皮带机，将来自井下缓冲矸石仓的矸石转运至待充支巷的上开口处；

(3)、从支巷的上开口进入支巷中，采用抛矸机对支巷进行矸石充填；先由外向里采用前进式充填下分层，再由里向外采用后退式充填下分层；

(4)、按照水：水泥：粉煤灰按1：1：4的比例配制似膏体，经搅拌机搅拌均匀后用充填泵和3寸钢管向矸石缝隙充填，并使似膏体接触到顶板，保证充填体的初撑力；

(5)、最后以构筑砖石封闭门的形式将支巷的上开口封闭。

第四步，正规循环作业

一单元第三支巷的上分层掘进完成后，转至三单元第一支巷掘进；

同时，一单元第二支巷的下分层回采完成，转至第三支巷的下分层回采；