煤矿井下黄土充填采煤方法 【技术领域】
本发明涉及煤矿井下充填采煤方法， 具体为一种煤矿井下黄土充填采煤方法。背景技术 煤矿井下采空区充填采煤， 早在上世纪五十年代国外就做过一些研究， 主要是想 通过这种方法来实现对建筑物下压煤开采的目的。经过几十年来的开采， 在我国黄河中下 游地区许多煤炭企业的煤炭资源枯竭的问题日渐突出， 这些企业近年来在充填开采方面也 做了大量研究， 取得了一些成果。从研究的充填方式上看， 目前主要有膏体和固体两类 ： 膏 体充填技术源于铁矿开采时的尾矿处理， 在山东的太平矿和河北峰峰已做了相关试验性研 究； 固体充填材料主要有河砂、 工业废渣、 电厂粉煤灰、 采矿伴生废弃物如原煤矸石和选煤 矸石等， 特别是河北邢台矿近年来在利用这些资源方面做了很好的尝试， 形成了一套有效 地固体充填技术， 其充填材料以煤矸石为主， 同时配有一定量的电厂粉煤灰。充填材料运 至井下采煤工作面采空区后， 用推板式推实机构对充填混合材料进行推实， 以达到维持采 空区顶板不下沉的目的， 是迄今为止效果较好的一种固体充填方法。但上述所有技术均存 在机械化程度相对较低、 生产成本高、 生产效率低等问题。除此之外， 更最重要的是上述充 采技术充填材料的来源受到限制难以满足规模化开采的需要， 尽管有多年累积的矿井废弃 物， 但按照采充一比一的量计算， 也只能解决局部的充采， 特别是在平原地区充填材料来源 地问题更加突出， 使用矿井矸石这类充填材料只能解决点的问题， 根本无法实现大规模的 充填采煤， 难以普遍推广。
发明内容
本发明为了解决现有煤矿井下充填采煤方法存在械化程度相对较低、 生产成本 高、 生产效率差且难以实现规模开采的问题， 提供了一种煤矿井下黄土充填采煤方法。
本发明是采用如下技术方案实现的 ： 包括反运输工艺、 充填采煤工艺及无煤柱充 填采煤工艺 ； 反运输工艺采用如下步骤实现 ： a、 对荒山规划后采集黄土运输至投料井口并投下 ； b、 经总回风巷、 采区大巷运至采煤工作面副巷口 ； c、 经工作面副巷运送至采煤工作面后侧的 刮板输送机 ； d、 进行全程下料 ； 充填采煤工艺采用如下步骤实现 ： 对采煤区割煤的同时其后的液压支架前探梁滞后割 煤处伸出进行支护， 待一刀煤全部割完后采煤工序完成 ； 然后前探梁收回， 液压支架整体前 移， 留出充填空间 ； 接着采煤工序和充填工序同步进行至下一刀煤全部割完且留出的充填 空间充填完成后， 液压支架整体前移， 往复循环 ； 无煤柱充填采煤工艺采用如下步骤实现 ： 当对采空区进行充填时， 进行沿空留巷作业， 并将留出的巷道作为下一个采煤区的主巷或副巷， 依次类推， 实现对整个采煤区的无煤柱 充填采煤工艺。
本发明中所选用的黄土作为主要充填材料具有资源丰富、 采集方便、 成本低廉、 易压实等优点， 由于在其制备和压实过程中无需添加任何胶结材料， 为原生态资源， 因此不会 对地下造成二次污染， 是一种完全 “绿色” 的充填材料。正常作业时， 采煤作业和充填作用 同步进行， 大大提高了充填采煤的效率， 而且充填作业和采煤作业相互隔离， 有效避免了工 作面扬尘和充填物料对原煤生产的干扰和污染， 采煤和充填工艺完全实现了机械化作业， 大大提高了充填采煤效率， 同时充填作业为沿空留巷作业提供了所需的条件， 从而实现了 整个采煤区无煤柱充填采煤的目的， 最大限度地提高了煤炭资源的回收率。
割下的煤运送至煤矿井下的分矸系统， 分矸系统分选出的原煤矸石运输至充填采 煤工作面副巷口与黄土混合， 将原煤矸石与工作面副巷口的黄土混合后运输至刮板输送 机， 下料后充填压实， 不仅可大幅度减少矿井矸石的排放量， 减少对地面生态环境造成的污 染， 而且可以提高原毛煤质量， 减少选煤厂设备磨损， 节约从井下到井上， 从矿井到选煤厂 等各个环节的运输成本， 节能减排意义重大。
采集黄土后将部分黄土压实成块状黄土， 然后将黄土、 块状黄土和矸石混合后运 输至投料井口， 由于井下空间的限制， 黄土完全压实具有较大难题， 将部分黄土预先处理， 是将井下压实工艺上移到地面， 以进一步提高充填效果。 在条件允许的情况下， 将地面现有 矸石山搬回作为充填材料， 可谓一举多得， 不仅对改善矿区环境意义重大， 而且对充填材料 是一个极好的补充， 降低充填成本。 本发明通过合理的设计提供了一种成本低、 资源回收率高、 生产效率高的煤矿井 下黄土充填采煤方法， 在充填的情况下不仅可满足煤矿的规模化生产， 大大提高开采效率， 而且对矿井灾害的防治意义重大 ； 黄土具有较好的密实性， 充填后， 能从根本上杜绝采空区 瓦斯涌出、 突水积水和煤层自燃等灾害 ； 有效地控制地表沉陷的同时具有较好的保水意义， 尤其对黄土高原来讲， 可在地下形成一个很好的隔水层， 能对地表水保护起到较好作用， 对 地表植被和农作物的生长提供了基础 ； 无煤柱充填采煤使得煤矿井下的煤炭资源回收实现 了最大化。
具体实施方式
煤矿井下黄土充填采煤方法， 包括反运输工艺、 充填采煤工艺及无煤柱充填采煤 工艺 ； 反运输工艺采用如下步骤实现 ： a、 对荒山规划后采集黄土运输至投料井口并投下 ； b、 经总回风巷、 采区大巷运至采煤工作面副巷口 ； c、 经工作面副巷运送至采煤工作面后侧的 刮板输送机 ； d、 进行全程下料 ； 充填采煤工艺采用如下步骤实现 ： 采煤工序是对采煤区割煤的同时其后的液压支架前 探梁滞后割煤处伸出进行支护， 待一刀煤全部割完后采煤工序完成 ； 然后前探梁收回， 液压 支架整体前移， 留出充填空间 ； 接着采煤工序和充填工序同步进行至下一刀煤全部割完且 留出的充填空间充填完成后， 液压支架整体前移， 往复循环 ； 无煤柱充填采煤工艺采用如下步骤实现 ： 当对采空区进行充填时， 进行沿空留巷作业， 并将留出的巷道作为下一个采煤区的主巷或副巷， 依次类推， 实现对整个采煤区的无煤柱 充填采煤工艺。
割下的煤运送至煤矿井下的分矸系统， 分矸系统分选出的原煤矸石运输至充填采 煤工作面副巷口与黄土混合。采集黄土后将部分黄土压实成块状黄土， 然后将黄土、 块状黄土和矸石混合后运 输至投料井口。
具体实施过程中， 反运输工艺具体为对划定的取土场的荒山表土进行剥离， 用于 随后的造田， 然后用取土机械 （如挖掘机、 推土机） 进行黄土的采集， 采集到的黄土分两路送 下； 一路送到地面黄土制备车间进行成型处理 ； 另一路经破碎和分级处理后直接由地面带 式输送机运输至投料井口， 在此与地面上矸石、 黄土及块状黄土混合并抛入投料井井筒， 投 下的混合充填材料经投料井筒底部的缓冲装置和给料装置， 均匀地向井下总回风巷的管状 运输机给料。然后由管状运输机将其运输至采煤工作面副巷口， 并在此与井下分矸系统的 矸石再次混合。最后混合的充填物料经副巷带式运输机， 再通过转载机运输至液压支架后 尾梁悬挂的充填专用刮板输送机上。刮板输送机的溜槽底板上开有若干个漏料孔， 从而实 现了将黄土等混合充填材料对采空区的投放 ； 充填采煤工艺具体为采用采煤机对采煤区进 行割煤作业， 割下的煤通过采煤工作面主巷运出 ； 采煤机割煤时由液压支架前探梁的伸缩 梁伸出进行支护， 割完一刀煤后液压支架的前探梁伸回并将液压支架整体前移， 采煤工作 面后部留出采空区为充填作业区， 在进行下一刀割煤作业的同时通过压实装置对运到采空 区的黄土及其混合物进行充填作业， 割煤作业与充填作业同步进行， 有效提高了效率， 无煤 柱充填采煤工艺具体为紧随充填工作区域， 沿采空区主巷或副巷前后方向横排布置若干巷 道侧向压实装置， 使采空区充填区域构成一个完全封闭的空间。当采煤作业和充填作业向 前推进时， 巷道侧向压实装置也同步前移， 这样即可通过巷道侧向压实装置和液压支架后 方的压实装置共同作业， 使采空区始终处于一个完全封闭的空间， 增强压实效果的同时可 将放置巷道侧向压实装置的巷道保留 （沿空留巷作业后留出的巷） ， 作为下一个采煤区的主 巷或副巷， 依次类推， 实现对整个采煤区的无煤柱充填采煤目的。5