專利名稱：進(jìn)路式采煤充填法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充填采礦法，屬于急傾斜煤層分層采場充填方法的改進(jìn)，特別是進(jìn)路式采煤充填法。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國煤炭探明儲(chǔ)量和年產(chǎn)量來衡量，急傾斜煤層(煤層傾角大于45° )所占比例不到5%，在新疆、青海、甘肅等邊遠(yuǎn)地區(qū)和四川、貴州、海南、福建等南方缺煤地區(qū)占有相當(dāng)比重，但對這些省區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要作用，而急傾斜特厚煤層所占比重更小，占絕大多數(shù)的煤層是薄、中厚煤層和厚煤層。我國急傾斜煤層具有地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜和煤層賦存不穩(wěn)定的特點(diǎn)，在薄至厚煤層中布置采煤工作面，工作空間狹小，行人不方便，煤層頂板的下滑分力大，在采煤過程中下落的煤和矸石容易傷及采礦人員?？傮w來說，我國的急傾斜薄至厚煤層的礦井勞動(dòng)強(qiáng)度大，工效低，礦井災(zāi)害多，事故頻發(fā)，資源損失多，雖然上世紀(jì)八、九十年代，我國在華南和新疆等地區(qū)，在沿襲壁式體系和柱式體系采煤法的同時(shí)，發(fā)展起八字梁柔性掩護(hù)支架偽斜長壁采煤法、倉儲(chǔ)式采煤法、巷柱式采煤法和水平分層巷放式采煤法等采煤技術(shù)，提高了急傾斜厚煤層開采的回采率和回采工效，但是在這樣的煤層地質(zhì)賦存條件下，很難發(fā)展和實(shí)施機(jī)械化采煤生產(chǎn)工藝，礦井回采率、勞動(dòng)工效和安全生產(chǎn)條件依然受到很大制約。進(jìn)路式充填采礦法作為諸多充填采礦法的一種，改革開放以來，在國內(nèi)有了快速的發(fā)展，在金屬礦山開采方面有著廣泛的應(yīng)用。進(jìn)路采礦法的優(yōu)越性，在于它可以解決賦存條件復(fù)雜多變的開采技術(shù)難題，最大限度地提高資源回采率和有效控制礦山壓力活動(dòng)以確保安全生產(chǎn)，同時(shí)，由于礦井開采對地表破壞很小而使采礦周圍環(huán)境得到保護(hù)，但進(jìn)路充填采礦法多采用配比好的水泥沙漿作為膠結(jié)充填材料，充填的成本較高，多應(yīng)用于貴重礦山資源的開采，例如甘肅金昌市的銅鎳礦床開采，在上世紀(jì)九十年代，向高進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法則才被采用。進(jìn)路式充填采礦法是將地底埋藏的礦體，利用礦山開拓工程通過分層采掘的方式，將分層的礦體劃分為條帶，然后逐一將準(zhǔn)備好的條帶狀礦體，以前進(jìn)開掘的方式采出，并將條帶狀采空區(qū)利用充填物充滿致密，達(dá)到有效控制圍巖移動(dòng)和礦壓顯現(xiàn)的目的。進(jìn)路式充填采礦法可以分為下向水平分層進(jìn)路充填采礦法和上向水平分層進(jìn)路充填采礦法。對于新疆埋藏淺、五大類自然災(zāi)害比較突出的焦煤層來說，尤其是由急傾斜的薄、中厚和厚煤層群組成的礦井，在現(xiàn)用礦井建設(shè)基礎(chǔ)上，在經(jīng)濟(jì)情況允許的情況下，已具備充分的技術(shù)條件來實(shí)施下向水平分層進(jìn)路式充填采礦法(以后可用進(jìn)路式充填采煤法代替)。下向水平分層進(jìn)路式充填采煤法，其開采順序是從地表淺層向地下深部推進(jìn)，更有利于發(fā)揮礦井開拓系統(tǒng)的效率，最快地產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。對于一個(gè)采用完全機(jī)械化采礦工藝的煤礦來說，礦區(qū)的開拓系統(tǒng)布直兩條副井，一條斜坡道副井，和一條副斜井(或立井)，更有利于設(shè)備的運(yùn)輸與維護(hù)。斜坡道副井，便于無軌膠輪式鑿巖臺(tái)車、錨桿鉆車和鏟運(yùn)機(jī)械出入礦井。副斜井(或副立井)用于運(yùn)輸人員和生產(chǎn)所需的其它物資，主井和風(fēng)井也可以同副斜井一樣被布置為斜井(或立井)。采用進(jìn)路采煤法礦井的準(zhǔn)備工程是:在一個(gè)50m垂深的階段內(nèi)，在階段下部開掘一條機(jī)軌合一大巷，作為礦井集中進(jìn)風(fēng)大巷(或分列)，有關(guān)進(jìn)路采煤技術(shù)的開拓系統(tǒng)，采用的是階段總進(jìn)風(fēng)巷與總運(yùn)輸巷分列的方式，在階段上部開掘一條集中回風(fēng)大巷，就可滿足礦井的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電、排水等系統(tǒng)構(gòu)成的需要。階段集中進(jìn)風(fēng)大巷和集中回風(fēng)大巷也可以通過開鑿行人天井、通風(fēng)天井和溜煤井等附屬工程來聯(lián)系，完成采區(qū)分層采煤進(jìn)路的集中運(yùn)煤、通風(fēng)、供電和排水工作。分層道是擔(dān)負(fù)整個(gè)采區(qū)分層采準(zhǔn)任務(wù)的主要巷道，同時(shí)擔(dān)負(fù)分層內(nèi)的集中運(yùn)輸工作和通風(fēng)、排水、供電、充填等任務(wù)，分層道應(yīng)該在礦井煤層群對稱中心的若干煤層中選擇其一進(jìn)行布置，以便于采區(qū)的安全生產(chǎn)集中管理。分層聯(lián)絡(luò)道是聯(lián)絡(luò)分層與分層、分層與副井斜坡道的巷道，同時(shí)擔(dān)負(fù)煤層進(jìn)路切割采準(zhǔn)的任務(wù)，也是各個(gè)煤層進(jìn)路之間的聯(lián)系巷道。分層厚度的劃分主要取決于采掘機(jī)械和運(yùn)輸設(shè)備的尺寸、充填體的強(qiáng)度和充填膠結(jié)周期。國內(nèi)金川有色金屬公司的二礦區(qū)成熟的經(jīng)驗(yàn)分層厚度為4m，進(jìn)路采場的斷面高與寬為4X 4m，進(jìn)路的長度根據(jù)準(zhǔn)備工程對礦體的切割尺度來確定，考慮到充填工程的質(zhì)量需要，進(jìn)路長度控制在IOOm以內(nèi)較好，便于生產(chǎn)管理。對于厚度穩(wěn)定的急傾斜煤層來說，進(jìn)路開采可以將準(zhǔn)備好的煤層完全采出，因此進(jìn)路采場的寬度由煤層厚度確定。進(jìn)路采場的高度判定依據(jù)應(yīng)由采場圍巖的穩(wěn)定性決定，以現(xiàn)有煤礦采掘工程技術(shù)，進(jìn)路采場的高度控制在3-4m則比較合適。進(jìn)路采場長度的確定應(yīng)由充填體膠結(jié)凝固周期、礦井日產(chǎn)量和綜掘機(jī)(或連采機(jī))的日進(jìn)尺度能力來綜合決定，如果按2000噸礦井日產(chǎn)量來核算，礦井按兩翼對稱布置兩個(gè)進(jìn)路同時(shí)生產(chǎn)，以4X4m的進(jìn)路斷面，日推進(jìn)50m的采煤量就可以滿足生產(chǎn)需求。急傾斜厚煤層群礦井的進(jìn)路充填采煤法開拓系統(tǒng)，其巷道布置比較簡單，主井、副井和風(fēng)井都采用的斜井布置方式，為便于采煤機(jī)械機(jī)動(dòng)，沿合適的煤層開掘坡度為r的副井斜坡道，從地面直通分層進(jìn)路采場，斜坡道也作為分層聯(lián)絡(luò)道使用，這樣礦井開拓系統(tǒng)的巷道利用效率就得到很大的提高。當(dāng)一個(gè)進(jìn)路采完以后，將采煤機(jī)械轉(zhuǎn)移到下一個(gè)準(zhǔn)備好的進(jìn)路，同時(shí)在回采完畢的進(jìn)路采空區(qū)構(gòu)筑工程，再對進(jìn)路采空區(qū)進(jìn)行充填。關(guān)于進(jìn)路采空區(qū)的充填方法，國內(nèi)和國際大多采用干式充填、水砂充填和膠結(jié)充填工藝方法，尤其是近年來在膠結(jié)充填方法的發(fā)展基礎(chǔ)上，新一代充填材料以被研發(fā)出來，使得充填工藝方法得到革新，有代表性的是膏體充填技術(shù)和似膏體充填技術(shù)，在上向式進(jìn)路開采中，多應(yīng)用干式充填法或水沙充填法。充填方法的選擇主要受采場圍巖穩(wěn)定性和充填成本控制，對于下向式進(jìn)路采煤來說，上分層的進(jìn)路充填體會(huì)成為下分層的進(jìn)路頂板，充填體的強(qiáng)度及其與煤層頂?shù)装辶W(xué)耦合的穩(wěn)定程度是煤礦安全生產(chǎn)的決定性因素，但上述現(xiàn)有的進(jìn)路采煤法其浪費(fèi)大量充填生產(chǎn)成本，井下采煤系統(tǒng)復(fù)雜，使得采煤總成本仍然偏聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種進(jìn)路式采煤充填法，簡化采煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，有助于提高工作面回采率，而且生產(chǎn)更加安全、高效，節(jié)約充填生產(chǎn)成本。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種進(jìn)路式采煤充填法，其具體實(shí)施的步驟為:①在回采機(jī)械采收完每一條進(jìn)路采場內(nèi)的原煤之后，把包括回采機(jī)械在內(nèi)的煤礦機(jī)械和布置于進(jìn)路采場內(nèi)的設(shè)施從進(jìn)路采場內(nèi)全部撤出，進(jìn)路采場則被回采機(jī)械自然采掘成填充巷道；②將填充巷道修整成高度為H、寬度為B的填充巷道，平整填充巷道底面，并在每一條填充巷道下幫的煤層頂板上沿著填充巷道走向切挖出連續(xù)的槽溝，該槽溝的高度為h，其嵌入填充巷道下幫的煤層頂板的深度為，并且槽溝底部槽壁面與填充巷道底面平齊；③將從進(jìn)路采場內(nèi)修整出的礦料和從槽溝鑿出的礦料清除出填充巷道；④在填充巷道的入口處砌筑高度為h的基礎(chǔ)堵墻，用該高度為h的基礎(chǔ)堵墻把填充巷道平整過的填充巷道底面上方的高度為h的下部層狀空間和位于填充巷道下幫的槽溝圍成預(yù)制槽，再向預(yù)制槽內(nèi)灌注水泥沙漿，直至水泥沙漿填滿該預(yù)制槽并受預(yù)制槽約束而凝固成高度或厚度為h、寬度為(B+b)的下部層狀承載實(shí)體時(shí)，下部層狀承載實(shí)體其一側(cè)嵌栽在溝槽中； 在基礎(chǔ)堵墻上砌筑起高度為(H-h)的加高堵墻，用高度為(H-h)的加高堵墻把填充巷道下部層狀承載實(shí)體上方剩余的高度為(H-h)的上部層狀空間封住，再向上部層狀空間內(nèi)灌注水沙或黃泥，直至水沙或黃泥脫水后而充滿上部層狀空間并受上部層狀空間約束而形成寬度為B、高度或厚度為(H-h)的上部層狀承載實(shí)體。本發(fā)明目的是要突破傳統(tǒng)壁式和柱式體系采煤法，以進(jìn)路充填采礦法為基礎(chǔ)，針對急傾斜薄、厚煤層，以利于研究和探索出新的機(jī)械化采煤方法和生產(chǎn)工藝，并提高礦井回采工效和攻克綜合治理安全生產(chǎn)難題。由于薄至中厚的急傾斜煤層群的頂?shù)装宥酁樯皫r和粉砂巖類別，具有較好的力學(xué)穩(wěn)定條件，在考慮充填方法的時(shí)候，可以充分利用這一自然條件，構(gòu)建科學(xué)的人工充填結(jié)構(gòu)，即滿足充填體人工假頂?shù)陌踩€(wěn)定性，又盡可能地節(jié)約充填生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明所得的填充體具有亞分層混合充填結(jié)構(gòu)，能有效滿足進(jìn)路采煤技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)需求，亞分層混合充填體施工方法，實(shí)質(zhì)上是把進(jìn)路采場再做進(jìn)一步的分層，將高度為H的進(jìn)路采空區(qū)斷面按比例將進(jìn)路采空區(qū)斷面再細(xì)分為h: (H-h)的層狀布置結(jié)構(gòu)，向進(jìn)路采空區(qū)下部的高h(yuǎn)的空間內(nèi)充填高強(qiáng)度的水泥沙漿(膠結(jié)體)，而向進(jìn)路采空區(qū)剩余的上部高(H-h)的空間內(nèi)充填滿脫水的黃泥或水砂，這樣進(jìn)路采空區(qū)就形成了亞分層混合充填體，亞分層混合充填體總高度被分為高h(yuǎn)的下部層狀承載實(shí)體(由凝固的水泥砂漿構(gòu)成)和高(H-h)的上部層狀承載實(shí)體(由脫水的黃泥或水砂構(gòu)成)，該亞分層混合充填體能有效滿足礦井安全的生產(chǎn)要求，并極大降低生產(chǎn)成本，也是設(shè)計(jì)本發(fā)明的基本初衷。本發(fā)明簡化采煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，有助于提高工作面回采率，而且生產(chǎn)更加安全、高效，節(jié)約充填生產(chǎn)成本。


下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為通過本發(fā)明施工所得填充巷道的總體縱截面布置示意圖(包括與填充巷道連通的分層(巷)道和未采收的煤層，但未顯示堵墻)；
圖2為通過本發(fā)明施工所得填充巷道的局部縱截面結(jié)構(gòu)示意圖(顯示堵墻)；
圖3為通過本發(fā)明施工所得填充巷道的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種進(jìn)路式采煤充填法，其具體實(shí)施的步驟為:①在回采機(jī)械采收完每一條進(jìn)路采場內(nèi)的原煤之后，把包括回采機(jī)械在內(nèi)的煤礦機(jī)械和布置于進(jìn)路采場內(nèi)的設(shè)施從進(jìn)路采場內(nèi)全部撤出，進(jìn)路采場則被回采機(jī)械自然采掘成填充巷道；②將填充巷道修整成高度為
H、寬度為B的填充巷道，如圖1、圖2、圖3所示，平整填充巷道底面6，并在每一條填充巷道下幫的煤層頂板上沿著填充巷道走向切挖出連續(xù)的槽溝7，如圖2所示，該槽溝7的高度為h，其嵌入填充巷道下幫的煤層頂板的深度為b，并且槽溝7底部槽壁面5與填充巷道底面6平齊；③將從進(jìn)路采場內(nèi)修整出的礦料和從槽溝7鑿出的礦料清除出填充巷道，即清空充填區(qū)；④在填充巷道(進(jìn)路采場)的入口處(或填充巷道兩端開口(進(jìn)出口)處分別)砌筑高度為h的基礎(chǔ)堵墻8，如圖3所示，用該高度為h的基礎(chǔ)堵墻8把填充巷道平整過的填充巷道底面6上方的高度為h的下部層狀空間和位于填充巷道下幫的槽溝7圍成預(yù)制槽，再向預(yù)制槽內(nèi)灌注水泥沙漿，直至水泥沙漿填滿該預(yù)制槽(相當(dāng)于大型預(yù)制模子)并受預(yù)制槽約束而凝固成高度或厚度為h、寬度為(B+b)的下部層狀承載實(shí)體I時(shí)(凝固后被預(yù)制成層狀膠結(jié)體)，下部層狀承載實(shí)體I其一側(cè)嵌栽在溝槽7中，嵌入溝槽的深度即為b，其另一側(cè)受填充巷道上幫壁面支撐；⑤在基礎(chǔ)堵墻8上砌筑起高度為(H-h)的加高堵墻9，仍如圖3所示，用高度為(H-h)的加高堵墻9把填充巷道下部層狀承載實(shí)體I上方剩余的高度為(H-h)的上部層狀空間封住，再向上部層狀空間內(nèi)灌注水沙或黃泥，直至水沙或黃泥脫水后而充滿上部層狀空間并受上部層狀空間約束而形成寬度為B、高度或厚度為(H-h)的上部層狀承載實(shí)體2。 如圖3所示，基礎(chǔ)堵墻8和加高堵墻9均由紅磚砌筑構(gòu)成，降低修筑堵墻的材料成本。如圖1至圖3所示，(h:H)的比值范圍為0.2-0.5，h與H的優(yōu)化比值為(h:H)=l:4。在步驟④中，向預(yù)制槽內(nèi)灌注水泥沙漿之前，利用錨桿在填充巷道的兩幫打樁，固定住錨桿托盤，在平整過的填充巷道底面6上鋪一層鐵絲網(wǎng)，再用鐵絲將鐵絲網(wǎng)牽拉、固定在錨桿托盤上。如圖1至圖3所示，H是進(jìn)路采場高度，h是水泥沙漿膠結(jié)充填體(下部層狀承載實(shí)體)的高度，B是進(jìn)路采場寬度，如圖2所示，b是膠結(jié)充填體楔入煤層頂板的深度(槽溝的嵌入填充巷道下幫煤層頂板的深度)，如圖1所示，L是進(jìn)路采場長度。通俗地講，本發(fā)明的填充方法為:采煤機(jī)械在采收地下煤層3的過程中，自然在煤層3中隨之形成進(jìn)路采場或采空巷道(填充巷道)，在完成一個(gè)進(jìn)路回采工作以后，將回采機(jī)械撤出，并沿進(jìn)路采場(采空區(qū))下幫的煤層頂板，切拉出深度為b的槽溝，將進(jìn)路采場(采空區(qū))修整為高H、寬為B的填充巷道，并清空進(jìn)路采場(充填區(qū))，而采煤設(shè)備轉(zhuǎn)則被移至下一個(gè)進(jìn)路采場。充填工作分兩個(gè)步驟進(jìn)行:第一步，用紅磚在采場入口處先砌筑高為h的充填隔墻(即基礎(chǔ)堵墻8)，在完成初級(jí)充填隔墻的砌筑之后，向進(jìn)路采場充填區(qū)域內(nèi)灌注水泥沙漿(充填材料)，灌注后的水泥沙漿會(huì)凝固形成力學(xué)強(qiáng)度足夠的層板狀膠結(jié)體，如圖3所示，作為下一個(gè)分層進(jìn)路采場的人工假頂，上方的層板狀膠結(jié)體I (底板)可作為位于其下方進(jìn)路采場的頂板；第二步，在層板狀膠結(jié)體形成以后，再進(jìn)一步向上砌實(shí)充填隔墻(即在基礎(chǔ)堵墻上再砌筑加高堵墻9)，當(dāng)充填隔墻的高度被砌筑至(高度)h至H之間時(shí)，在充填隔墻每次被增加一定高度后，可及時(shí)向位于進(jìn)路采場采空區(qū)的層板狀膠結(jié)體的上方灌注水沙或黃泥，即加高堵墻9在砌筑起來的同時(shí)或在砌筑起來之后，需將水沙或黃泥及時(shí)灌注至層板狀膠結(jié)體上，在所注入到層板狀膠結(jié)體上的水沙或黃泥脫水之后，再將該充填隔墻的高度向上砌筑至(高度)H，使充填隔墻(加高堵墻9)頂部觸及該填充巷道頂壁或頂面(頂板)，使位于進(jìn)路采場采空區(qū)的層板狀膠結(jié)體上方高(H-h)的剩余空間內(nèi)填實(shí)脫水的水沙或黃泥，即水沙或黃泥最終脫水并填實(shí)進(jìn)路采場采空區(qū)層板狀膠結(jié)體上方高H-h的剩余空間，高h(yuǎn)或厚h的層板狀膠結(jié)體和高(H-h)或厚(H-h)的含沙或黃土的層狀體最終共同疊合形成亞分層混合充填體。如圖1所示，分層(巷)道4(分層采場)相對位置關(guān)系為其橫截面形成品字形結(jié)構(gòu)(相互錯(cuò)開)，這有利于單一采場板狀假頂?shù)闹畏€(wěn)固性能和整體充填體的穩(wěn)固性。對于3-4m厚的急傾斜厚煤層來說，h與H的尺度劃分應(yīng)為h:H=1:4，亞分層混合充填體中的層板狀膠結(jié)體與煤層頂?shù)装逵行я詈虾?，具有良好的穩(wěn)固性。因?yàn)?，宏觀上來說，當(dāng)煤層被開采后，煤層的頂?shù)装鍖⑾虿煽諈^(qū)移動(dòng)，這樣的亞分層混合充填體會(huì)承受來自頂?shù)装宓臄D壓載荷作用，而水砂或黃泥充填區(qū)(上部層狀承載實(shí)體2)具有力學(xué)塑性，可以承載層板狀膠結(jié)體的下壓。如果需要提高層板狀膠結(jié)體的力學(xué)性能，還可以在實(shí)施充填工作之前，利用錨桿在進(jìn)路采空區(qū)兩幫打樁(錨桿托盤被錨桿固定)，鋪一層鐵絲網(wǎng)并用鐵絲牽拉在錨桿托盤上，就可以做成一種類似于鋼筋混凝土板，具有更高的抗拉力學(xué)性能，事實(shí)上，井下進(jìn)路式采煤工藝只需確?；夭膳c充填整個(gè)生產(chǎn)工藝周期內(nèi)的充填體穩(wěn)固性即可，無需額外鋪裝上述所說的鐵絲網(wǎng)。進(jìn)路采煤系統(tǒng)的開拓和準(zhǔn)備工程涉及煤和巖石這兩類主要工作對象，開拓巖石巷道需要破巖機(jī)械設(shè)備，進(jìn)路采場的采煤生產(chǎn)需要煤層切割和破碎設(shè)備，考慮到成本因素，目前國內(nèi)礦山采掘機(jī)械制造公司生產(chǎn)的設(shè)備類型是完全可以實(shí)現(xiàn)和適用本發(fā)明。由于進(jìn)路采場的準(zhǔn)備，需要開掘一定數(shù)量的巖巷，而且進(jìn)路采煤法需要進(jìn)行頻繁搬遷工作面。因此，在進(jìn)行生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備選型的時(shí)候，應(yīng)該優(yōu)先采用無軌膠輪柴油動(dòng)力設(shè)備，以方便設(shè)備的轉(zhuǎn)移和機(jī)動(dòng)，礦井開拓系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的斜坡道分層聯(lián)絡(luò)巷是為滿足這類采掘機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。現(xiàn)階段國產(chǎn)的柴油動(dòng)力膠輪式鑿巖臺(tái)車和鏟運(yùn)機(jī)可以滿足礦井巖石巷道機(jī)械化掘進(jìn)的設(shè)備選型。進(jìn)路采煤工作面的生產(chǎn)要求生產(chǎn)機(jī)械連續(xù)工作，以達(dá)到效率最大化?，F(xiàn)階段應(yīng)用煤層掘進(jìn)的各型綜掘機(jī)，在省去采場支護(hù)這一工序的前提下，能夠滿足日進(jìn)度50m的生產(chǎn)需求，所不足的是這類采煤設(shè)備以電力為動(dòng)力，設(shè)備尺寸大，轉(zhuǎn)面和機(jī)動(dòng)比較困難，而發(fā)展履帶式柴油動(dòng)力掘進(jìn)機(jī)，輔助無軌膠輪式鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)煤是提高進(jìn)路采煤生產(chǎn)工藝效率的出路。綜上所述，機(jī)械化進(jìn)路采煤法的實(shí)現(xiàn)需依靠鑿巖臺(tái)車、綜掘機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)這三大類生產(chǎn)設(shè)備和運(yùn)輸機(jī)械，設(shè)備的選型比較簡單，便于多開工作面的礦井生產(chǎn)組織管理。煤礦的頂板、瓦斯、煤塵、水和火這五類災(zāi)害是煤礦安全生產(chǎn)必須要解決的難題，雖然進(jìn)路采煤法采用的是以掘代采的生產(chǎn)工藝，獨(dú)頭工作面采用局扇供風(fēng)方式，但是進(jìn)路的長度一般控制在50-100m范圍內(nèi)，進(jìn)路采場的煤體全部采空之后再被充填，無空頂區(qū)和塌陷區(qū)。因此，進(jìn)路采煤法可以最大程度地控制煤層瓦斯的釋放和通風(fēng)排塵。亞分層混合充填體作為進(jìn)路采場的人工假頂，同煤層頂?shù)装遄龅匠浞纸雍?，起到很穩(wěn)固的控制頂板的作用，在煤層頂?shù)装鍘r層穩(wěn)固性較好的情況下，進(jìn)路采場完全可以采用裸巷無支護(hù)的方式進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)。進(jìn)路采煤法的采空區(qū)幾乎不留余煤，采空區(qū)被充填以后，礦井的漏風(fēng)和礦井裂隙水得到封堵，工作面上部采空區(qū)的水患和火災(zāi)就被隔絕，由此可見，進(jìn)路充填采煤法對煤礦五類災(zāi)害的綜合治理，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。本發(fā)明可簡化采煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，適用于賦存條件復(fù)雜的急傾斜薄、中厚以及厚煤層群開采的礦井，工作面回采率高，而且生產(chǎn)安全高效等優(yōu)點(diǎn)，盡管有其不足之處:工作面不能鋪設(shè)長距運(yùn)輸設(shè)備，必須依靠鏟車裝運(yùn)煤巖，也就不能連續(xù)生產(chǎn)，進(jìn)路工作面的長度有限，生產(chǎn)成本也因?yàn)椴煽諈^(qū)的充填而增高，但是，本發(fā)明畢竟作為一種新的有利于機(jī)械化采煤的采空區(qū)填充方法，可在經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高的煤種資源開發(fā)任務(wù)中得以應(yīng)用，例如，在以急傾斜為主要賦存特征的新疆北疆烏魯木齊煤田和南疆庫拜煤田，本發(fā)明可以解決薄至厚煤層的配采難題，也可以作為采煤礦井的主要采空區(qū)填充方法，以釋放更多的煤炭資源，為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。在確定本發(fā)明這種采空區(qū)填充方法的應(yīng)用前景之后，開發(fā)高效率的煤巖掘進(jìn)機(jī)械、提高進(jìn)路工作面設(shè)計(jì)尺寸和優(yōu)化采空區(qū)充填結(jié)構(gòu)是進(jìn)路采煤生產(chǎn)工藝的主要發(fā)展方向。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)路式采煤充填法，其特征在于下列步驟:①在回采機(jī)械采收完每一條進(jìn)路采場內(nèi)的原煤之后，把包括回采機(jī)械在內(nèi)的煤礦機(jī)械和布置于進(jìn)路采場內(nèi)的設(shè)施從進(jìn)路采場內(nèi)全部撤出，進(jìn)路采場則被回采機(jī)械自然采掘成填充巷道；②將填充巷道修整成高度為H、寬度為B的填充巷道，平整填充巷道底面￠)，并在每一條填充巷道下幫的煤層頂板上沿著填充巷道走向切挖出連續(xù)的槽溝(7)，該槽溝(7)的高度為h，其嵌入填充巷道下幫的煤層頂板的深度為b，并且槽溝(7)底部槽壁面(5)與填充巷道底面(6)平齊；③將從進(jìn)路采場內(nèi)修整出的礦料和從槽溝(7)鑿出的礦料清除出填充巷道；④在填充巷道的入口處砌筑高度為h的基礎(chǔ)堵墻(8)，用該高度為h的基礎(chǔ)堵墻(8)把填充巷道平整過的填充巷道底面(6)上方的高度為h的下部層狀空間和位于填充巷道下幫的槽溝(7)圍成預(yù)制槽，再向預(yù)制槽內(nèi)灌注水泥沙漿，直至水泥沙漿填滿該預(yù)制槽并受預(yù)制槽約束而凝固成高度或厚度為h、寬度為(B+b)的下部層狀承載實(shí)體(I)時(shí)，下部層狀承載實(shí)體(I)其一側(cè)嵌栽在溝槽(7)中；⑤在基礎(chǔ)堵墻⑶上砌筑起高度為(H-h)的加高堵墻(9)，用高度為(H-h)的加高堵墻(9)把填充巷道下部層狀承載實(shí)體(I)上方剩余的高度為(H-h)的上部層狀空間封住，再向上部層狀空間內(nèi)灌注水沙或黃泥，直至水沙或黃泥脫水后而充滿上部層狀空間并受上部層狀空間約束而形成寬度為B、高度或厚度為(H-h)的上部層狀承載實(shí)體(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)路式采煤充填法，其特征是:基礎(chǔ)堵墻(8)和加高堵墻(9)均由紅磚砌筑構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)路式采煤充填法，其特征是:(h:H)的比值范圍為.0.2—0.5 o
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)路式采煤充填法，其特征是:(h:H)=l:4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)路式采煤充填法，其特征是:在步驟④中，向預(yù)制槽內(nèi)灌注水泥沙漿之前，利用錨桿在填充巷道的兩幫打樁，固定住錨桿托盤，在平整過的填充巷道底面(6)上鋪一層鐵絲網(wǎng)，再用鐵絲將鐵絲網(wǎng)牽拉、固定在錨桿托盤上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種進(jìn)路式采煤充填法，在完成一個(gè)進(jìn)路回采工作以后，將回采機(jī)械撤出，并沿采場下幫的煤層頂板切拉出槽溝，并清空采場，再用紅磚在采場入口處先砌筑高度低于采場高度的充填堵墻，向采場的充填區(qū)內(nèi)灌注水泥沙漿充填材料，待水泥沙漿凝固形成層板狀膠結(jié)體之后，將該充填隔墻進(jìn)一步向上砌實(shí)至采場的高度，向采場充填區(qū)層板狀膠結(jié)體上方的剩余空間內(nèi)灌注滿脫水的水沙或黃泥。本發(fā)明簡化采煤礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，有助于提高工作面回采率，而且生產(chǎn)更加安全、高效，節(jié)約充填生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)E21F15/04GK103147792SQ20121004065
公開日2013年6月12日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者賈巍 申請人:賈巍