[发明专利]无人智能化连采连充保水采煤方法

说明书

本发明公开了一种无人智能化连采连充保水采煤方法，该方法改进了连采连充采掘面采煤工艺与充填工艺，优化了全过程负压通风路线，可实现破煤、装煤和运煤的高效作业，以及采掘面的高效率、高质量充填。与此同时，该方法能够智能识别煤岩体，实现采掘面无人智能化采煤，充填体与煤柱协同支撑顶板可有效控制覆岩运移，从而保护覆岩含(隔)水层结构不发生破坏。本发明可进一步提高采煤的综合效益，是一种绿色、安全、高效的智能化保水采煤方法。

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体涉及一种无人智能化连采连充保水采煤方法。

背景技术

我国煤炭开采与生态环境保护之间的矛盾日益突出，严重制约着矿区的可持续发展。在最大限度地提高煤炭资源采出率的同时，减少开采造成水资源流失，是煤炭行业健康发展的必由之路。但限高开采、短壁开采和条带开采等保水采煤方法，多以牺牲煤炭采出率为代价。充填开采是目前克服上述问题的有效采煤方法，尤其针对极薄阻隔层条件下的水资源保护性采煤。

在极薄阻隔层下，充填开采是一种有效的保水采煤方法，其主要分为长壁式充填开采和巷柱式充填开采。长壁式充填开采具有回采巷道布置简单、采煤效率高以及煤炭资源回收率高的特征，但开采过程中存在顶板裸露面积较大，充填材料约束空间不足以及采煤和充填协调作业困难等局限性。巷柱式充填开采具有顶板裸露面积较小、岩层控制效果明显的特征，但是存在煤炭资源回收率低、采煤工艺及采煤系统复杂等局限性。壁式连采连充保水采煤方法能够解决传统长壁充填开采存在的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问题，具有广阔的应用前景。

但现有的壁式连采连充保水采煤方法难以保证工作面持续、稳定、高效地出煤，采煤与充填并行作业时通风困难，且采场巷道掘通后工作面局部可能存在的闭合通风回路。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种无人智能化连采连充保水采煤方法，可使采煤效率与传统长壁采煤效率相匹配，并保证工作面持续、稳定、高效地出煤，提高煤炭资源利用率，同时拓宽保水采煤方法的适用条件。

为达上述目的，本发明提供一种无人智能化连采连充保水采煤方法，包括以下步骤：

步骤一，沿工作面走向方向掘进主运输巷和辅助运输巷，但不留设开切眼，为满足通风需要，主运输巷和辅助运输巷分别配备回风巷一和回风巷二，工作面末端留设设备回撤巷道，形成无人智能化连采连充保水采煤工作面；

步骤二，将工作面沿垂直或倾斜于主运输巷的方向，划分成若干条预掘采场巷道，按壁式连采连充开采原则进行采掘，并及时充填采掘完成的采场巷道；

步骤三，正在掘进的采场巷道称为采掘作业面，采用带有煤岩体智能识别装置的智能化远程遥控连续采煤机，并装备配套的连续运输设备实现采掘作业面的无人智能化开采。

进一步的，步骤一中，主运输巷和回风巷一之间以及辅助运输巷和回风巷二之间均通过留设若干段隔离煤柱进行隔离，隔离煤柱之间通过密闭墙连接；回风巷一与隔离煤柱之间、回风巷二与隔离煤柱之间、辅助运输巷与隔离煤柱之间，以及主运输巷与隔离煤柱之间，可通过添加密闭墙调整风流方向。

进一步的，步骤二中，所述壁式连采连充开采原则为：充填结束的采场巷道两侧不立即布置采掘作业面，即在待开采块段内任意取三条相邻的采场巷道，分别标记为R_i、R_j和R_k，其中R_j位于三条采场巷道的中间位置，这三条采场巷道的开采顺序i、j和k，应满足如下关系：

(1)当j是三者的最大值时，应满足j-i≥2且j-k≥2，同时满足j-i≥3或j-k≥3；

(2)当j不是三者的最大值时，应满足j-i≥2且j-k≥2。

进一步的，步骤三中，工作面采用负压通风系统回风，通风原则为单巷作业单巷回风，双巷作业双巷回风，具体如下：