[发明专利]一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法

说明书

本发明公开了一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法，沿大倾角煤层工作面布设液压支架、注浆主管路、工作面注浆管路和充填布料管；在大倾角煤层工作面回风巷安设沿空留巷充填模板，沿空留巷注浆管注浆速凝充填材料形成沿空留巷充填体，并在其内埋设采空区注浆管；进行工作面正常采煤作业；在采煤作业后的采空区对工作面中部区域实施注浆充填材料；工作面推进一定距离后，在回风巷向采空区上部区域实施注浆充填材料，直至开采区开采完毕。该方法可实现大倾角煤层安全高效机械化充填开采，具有劳动强度低和安全性高等优点，并可解决废弃物排放、缓解工作面矿压显现、提高“支架‑围岩”系统稳定性、控制岩层移动和地表沉陷问题，提高煤炭产量。

技术领域

本发明属于一种煤岩层开采领域，涉及一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法。

背景技术

大倾角煤层是指埋藏倾角为35°～55°的煤层，是国内外采矿界公认的难采煤层，约占我国煤炭探明储量的20％和产量的10％，其安全高效开采是我国资源开发中的重大工程问题。大倾角煤层长壁开采过程中，顶板垮落后沿采空区向下滑滚，沿倾斜方向形成下部填实、中部填满且空隙较大、上部填虚并悬空的分区充填特征，造成工作面中上部区域顶板移动变形破坏特征活跃，且顶板与支架的接触及施载特征复杂，由于随倾角增加重力切向分力增大而法向分力减小,造成支架受载不均衡且所受的工作载荷变小，支架滑、倒及架间挤、咬现象加剧，容易造成安全事故。

充填采煤技术不仅可以控制岩层移动和地表沉陷、提高“三下”压煤资源回收率和解决矸石排放问题，还能有效抑制煤层及顶底板动力现象，提高“支架－围岩”系统的稳定性，正逐渐成为我国煤炭绿色开采的核心技术之一，是实现矿区生态和安全生产环境由被动治理向主动防治的重大转变。目前大倾角煤层常用的是矸石自溜充填方法，但该方法受到煤层顶底板条件限制，且工人需要进入工作面后方进行作业，安全性差，存在工人劳动强度大和充填效率低等不利因素，是许多煤矿大倾角煤层充填开采的主要技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有大倾角煤层充填方法的技术缺陷，基于大倾角煤层开采采空区垮落顶板分区充填特征，提供一种技术可行，安全可靠的大倾角煤层采空区组合注浆充填开采的方法，可实现大倾角煤层安全高效机械化充填开采。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种大倾角煤层采空区组合注浆充填开采方法，包括以下步骤：

1)沿大倾角煤层工作面布设液压支架；沿液压支架底座布置一根工作面注浆管路，工作面注浆管路连接至注浆主管路，在工作面注浆管路上分别布置沿空留巷注浆管，以及在工作面中部区域按照一定的间距分布的多根延伸至大倾角煤层采空区矸石中的充填布料管；

2)大倾角煤层工作面的一侧为工作面回风巷，在工作面回风巷安设好沿空留巷充填模板，沿空留巷注浆管实施注浆速凝充填材料形成沿空留巷充填体；并在沿空留巷充填体内按照一定的间距埋设采空区注浆管；

3)进行工作面的正常采煤作业；

4)在采煤作业后的采空区按照自下而上顺序，通过充填布料管对工作面中部区域实施注浆充填材料；

5)工作面推进一定距离后，通过采空区注浆管在回风巷向采空区上部区域实施注浆充填材料；

6)重复步骤2)-5)，直至开采区开采完毕。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优化的方案：

进一步，所述注浆主管路选用标准的双层耐磨金属管，铺设在回风巷的底板上，在工作面端头到充填布料管的工作面注浆管路使用高压钢丝缠绕胶管，铺设在液压支架底座上，工作面注浆管路与液压支架形成整体移动结构。

进一步，所述沿空留巷注浆管采用特塑钢复合管DN150，出口安设在充填模板上，并通过截止阀控制充填，利用泵输送充填材料进行回风巷注浆充填，形成沿空留巷。