[发明专利]一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法

说明书

本发明涉及一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，通过间隔条带卧底矸石充填技术，将卧底开采条带的卧底矸石直接充填到煤层开采条带的回采空间里，从而实现井下矸石的零排放，在本技术领域具有广泛的实用性。该方法工艺简单、方便施工，工人易掌握，以运输、工作条带的卧底矸石作为采煤条带的空间充填材料，既拓展了运输、工作条带的高度空间，又减少了卧底矸石的运输环节，提高了工作效率，实现了向外矸石的零排放，提高了矿井开采的综合效益；且在开采过程中无残留煤柱，提高了资源回收率。

技术领域

本发明涉及煤矿井下薄煤层条带开采领域，特别是涉及一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法。

背景技术

在矿井的生产过程中，采煤工作面回采结束以后采空区上方的顶板会在应力的作用下自行垮落，而对于坚硬顶板条件下的采煤工作面回采以后采空区上方的顶板往往不能自行垮落，为了避免坚硬顶板的垮落伤人等情况的发生，需要采取人工爆破坚硬顶板或者采取充填采空区的方式进行处理，但是在采空区上方的坚硬顶板施工炮眼比较困难，且坚硬顶板的垮落效果不理想。

随着煤炭资源的匮乏，坚硬顶板（比如：石灰岩、砂岩）条件下的薄煤层条带开采是煤矿井下常见的一种生产工艺，比如，厚度1m左右的煤层属于薄煤层范围，为了保证开采后地面不产生大的变形，目前常用的条带开采方法有两种：一种是预留煤柱开采法，其工艺是：先在薄煤层中沿走向方向开采出8m~15m宽度的煤体，然后留同样宽度或稍小一点的煤柱，继续采煤体、留煤柱的工艺流程，最后形成条带状的开采形态。另一种坚硬顶板条件下薄煤层的开采方法是条带开采充填法，同样是沿走向方向，间隔一定的距离，采出数条一定宽度的煤体（通常宽度为10m~20m），同时也留下了一定宽度的采空空间；从井下或井上的其它地方转运来充填物（通常为矸石、沙子、泥土等）将采空空间填实，必要时对已充填物进行灌浆加固。然后开采相邻条带遗留下来的煤体，待遗留煤体开采完后，继续对该条带进行充填，最后将规划开采块段的煤炭全部采出，也全部充填一遍。

上述的第一种方法留煤柱条带开采会浪费大量的资源，而第二种条带开采充填，需要从别处运送充填物，会浪费许多人力、物力。而由于薄煤层直接开采时空间低矮，更使得工人的工作环境恶劣，也限制着机械设备的有效使用。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，施工简单、劳动强度小，利用运输、工作条带的卧底矸石，充填采煤条带的煤体空间，从而实现既处理卧底矸石，又完成空间充填的条带充填开采方法。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种坚硬顶板条件下的薄煤层走向条带充填开采方法，包括以下施工步骤：

第一步：在设计区段边界的一侧开设轨道上山和运输上山，在与其相对一侧的设计区段边界开设回风上山，在设计区段的下部边界开设总回风巷，总回风巷分别与运输上山和回风上山相连通。

第二步：从设计区段下部边界的总回风巷向设计区段的上部边界沿煤层的走向方向开掘第一条带，且对第一条带进行卧底，第一条带的开掘宽度为3m~6m，卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8m~2.6m。

第三步：在第一条带开掘的同时与第一条带并行开采第二条带，且第二条带只开采煤层不进行卧底，第二条带的开采宽度为4m~8m，第二条带开采出的煤炭通过已经卧底过的第一条带运输至运输上山，经矿井的提升系统运送至地面；第一条带开掘时卧底掘出的矸石，一部分矸石用编织袋或蛇皮袋装满，将装满矸石的编织袋或蛇皮袋码放在第二条带与第一条带相邻的下部空间里，码放的宽度为0.5m~1m，由这些码放的装满矸石的编织袋或蛇皮袋形成第二条带的矸石袋垒砌墙体；第二条带的矸石袋垒砌墙体与煤层顶板接顶，第一条带卧底产生的剩余矸石用人工或者机械的方式充填进设计区段下部边界的总回风巷内。