[发明专利]一种大倾角煤层工作面局部充填的无煤柱开采方法及系统

说明书

本发明公开了一种大倾角煤层工作面局部充填的无煤柱开采方法及系统，在大倾角综采工作面中，照一定量的长度对工作面液压支架进行模块化分区布置，上部为普通支架，下部为采‑充一体化液压支架；沿运输平巷加设联合挡矸支护；随工作面回采，在采空区下部进行人工充填并在运输平巷围岩注浆充填，保留运输平巷；开采完成后，保留的运输平巷可为下区段工作面的回风平巷，实现开采系统布置；重复以上工序，从而连续开采，直至该煤层开采完毕。本发明改善运输平巷围岩状态，保障沿空留巷稳定性，实现大倾角煤层无煤柱开采，提高作业效率，提高资源回收率，减小矿压显现强度，提高工作面支架稳定性，保障工作面安全高效开采。

技术领域

本发明设计一种大倾角煤层工作面局部充填的无煤柱开采方法，具体涉及大倾角煤层长壁工作面的无煤柱沿空留巷开采方法及系统。

背景技术

大倾角煤层是指埋藏倾角为35°～55°的煤层，已探明储量约为1800～3600亿吨，产量约为1.5～3亿吨，分别占全国煤炭储量和产量的10～20％和5～8％，是我国西部四川、重庆、云南、贵州、新疆、甘肃、宁夏等地众多矿井的主采煤层，该类煤层的安全高效开采已成为亟待解决的重大工程问题。故而，研究大倾角煤层长壁工作面区段无煤柱护巷技术，对区域经济发展具有重要意义。目前，大倾角煤层的无煤柱开采多是借鉴近水平、缓倾斜等煤层无煤柱开采方法，但由于大倾角煤层的采场矿压显现规律与近水平、缓倾斜等煤层相比有较大差别，因而在实施时往往会存在巷道围岩破碎、煤壁易片帮、巷道顶板间易发生剪切错动、运输平巷顶板跨距较大等现象，实际应用效果不佳。

因此，要实现大倾角煤层的无煤柱开采，必须从大倾角煤层开采矿压规律特点出发，转变沿空巷道围岩控制思路，创新工作面开采方法、巷道系统布置、巷道施工技术，研发工作面与巷道充填设备、工艺。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种大倾角煤层长壁工作面的无煤柱开采方法及系统，其开采、充填工艺可行，运输平巷围岩控制理论新颖，工作面巷道布置与支护技术设计合理，可有效控制采空区围岩“关键域”，改善运输平巷围岩采动应力及运输平巷上方顶板状态，保障沿空留巷稳定性，实现大倾角煤层无煤柱开采，提高作业效率，提高资源回收率，同时可减小覆岩垮落高度及工作面上部空顶区范围，减小矿压显现强度，提高工作面支架稳定性，保障工作面安全高效开采。

本发明是通过下述技术方案来实现的：

一种大倾角煤层工作面局部充填的无煤柱开采方法，包括如下步骤：

步骤1：工作面开采系统布置：

选择一个倾角35°～55°的可采煤层，沿煤层倾斜上部底板布置回风平巷，在煤层倾斜下部沿煤层顶板布置运输平巷，沿煤层布置开切眼，安装液压支架、采煤机和刮板输送机，工作面下部布置采-充一体化液压支架，形成大倾角煤层走向长壁综采一次采全高工作面开采系统；

步骤2：沿运输平巷加设联合挡矸支护：

加设包括柔性挡矸支护、柔模护浆密闭和刚性防散支护；

步骤3：工作面回采：

工作面开采，形成采空区，矸石垮落冲击挡矸支护，实际开采时，采煤机下行单向割煤，上行走空刀时自下而上推移大倾角工作面综采液压支架，支架到位后，分步顺序实现整体推刮板输送机，与此同时，采煤机完成进刀；

步骤4：采空区充填作业：

包括工作面采空区下部密实充填、采空区下部及留巷围岩注浆充填；

步骤5：重复步骤3～4，形成循环，直至上区段工作面开采结束，矿压现象停止，所留运输平巷即可作为下一开采面的上回风平巷；

步骤6：以所留上区段的运输平巷作为下区段的上回风平巷，并进行下区段的工作面开采系统布置，形成新的工作面；

步骤7：重复步骤1～6，连续开采，直至该煤层开采完毕。