本發(fā)明涉及一種砌充結合減小特厚煤層停采煤柱寬度的方法，屬于煤礦開采技術領域。

背景技術：

采煤工作面因地質(zhì)條件、巷道布置、生產(chǎn)系統(tǒng)等原因沿煤層走向無限制地開采下去。為了保證礦井生產(chǎn)安全，這時人為設置有一個停采線，限制它向前回采，工作面推進到此位置就停止采煤，回撤設備，封閉采空區(qū)。這時停采線與大巷之間的煤柱就被丟棄，造成煤炭資源的浪費。以塔山礦8105工作面為例，停采煤柱達到230m,造成煤炭資源的極大浪費。

煤炭資源是現(xiàn)今社會最為重要的一項資源，對我國各行業(yè)發(fā)展的資源供應具有重要的作用。在獲得廣泛需求的同時，煤炭也是一種不可再生資源，這就需要我們在煤炭開采的過程中能夠盡可能的提升煤炭回采率，從而能夠保證煤炭資源的良好、持續(xù)應用。停采線煤柱寬度留設的大小直接關系到巷道使用期間的安全可靠、煤炭資源回收率和企業(yè)經(jīng)濟效益。

目前學者研究最多的是合理確定停采線的位置，即從理論上提高支護阻力、優(yōu)化支護參數(shù)、加大采空側對煤柱的側向約束力從而達到提高巷道圍巖和煤柱整體承載能力保證巷道圍巖整體穩(wěn)定，現(xiàn)場更多的是采用經(jīng)驗公式對停采線進行確定。從現(xiàn)有的專利公布情況來看，關于減小停采煤柱的技術措施相對較少，從相關內(nèi)容來看主要有通過超前工作面分段填充老巷來降低采動應力的影響，但是對于特厚煤層這種特殊條件的涉及甚少。隨著工作面的推進，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支承點轉移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶，工作面前方形成超前支承壓力，超前支承壓力直接影響到停采線的位置，根據(jù)這一理論，如果采空區(qū)范圍減小，那么超前支承壓力的效應就會減弱，從而可以達到適當外延停采線、減小停采煤柱的目的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種砌充結合減小特厚煤層停采煤柱寬度的方法，利用漿體充填作為主要手段，配合采煤機不放頂采煤和放頂采煤交錯開采的采煤工序，來降低工作面的采動影響范圍，從而減小停采煤柱的寬度，達到提高煤炭資源采出率的目的，實現(xiàn)煤炭資源的高效利用。

本發(fā)明提供了一種砌充結合減小特厚煤層停采煤柱寬度的方法，包括以下步驟：

(1)首先結合礦區(qū)的實際地質(zhì)條件，在特厚煤層上部的軟巖層開通一條平行于工作面方向的巷道，作為后序注漿管道；

(2)當特厚煤層開采工作面進行到原設計停采線位置時，低位放煤插板式雙輸送機開始工作，將輸送機鏟板伸開，關閉放煤口，由前部刮板輸送機運煤，后部刮板輸送機不運煤，進入不放煤工序；

(3)隨著采煤移架工序的向前推進，直接頂變?yōu)檩^軟的不放頂煤層，在后部刮板輸送機后方開始砌墻，采空區(qū)落煤及矸石會慢慢擠入工作面，遇到墻體停止擠入；

(4)采煤工作面繼續(xù)推進，縮回鏟板，后部刮板輸送機開始運煤，進入放煤工序；

(5)雙輸送機隨工作面推進移架推進距離為直接頂垮落步距的2/3時，重復步驟(2)，又進入不放煤工序；

(6)工作面后方形成一個由墻體、不放頂煤、頂板和底板組成的封閉區(qū)域，此時從上部的注漿管道向此區(qū)域鉆孔，并開始注漿，注滿為止；

(7)重復以上放煤工序、不放煤工序以及注漿的步驟，完成工作面的充填。

上述方案中，步驟(2)為了達到提高煤炭采出率的目的，工作面應該在原停采線位置附近實施工序，當然此時超前支承壓力還遠遠沒有影響到大巷穩(wěn)定。

上述方案中，步驟(3)由于移架后可能容易掉煤，因而必須在采煤機割煤1刀后移架，并且立即砌墻，“隨移隨砌”。墻體材料可由采空區(qū)煤矸石或者磚塊代替。

上述方案中，步驟(3)砌墻的墻體高度為采煤工作面高度，墻體的長度應不小于不放頂煤工序上部煤層的垮落步距，實際中為了達到充填效果的穩(wěn)定性，不放頂煤工序開采推進的長度h為不放頂煤煤層垮落步距的2倍以上，墻體長度h為1.4～1.8倍不放頂煤煤層垮落步距。

上述方案中，步驟(5)進入放頂煤的開采長度應不小于直接頂(巖層)的垮落步距L，為了充填的穩(wěn)定可設置為2/3L-3/4L。

上述方案中，步驟(6)鉆孔寬度可根據(jù)采空區(qū)范圍和充填效率合理設定。鑒于特厚煤層開采厚度大，充填空間較大，因而充填材料建議采用膨脹性充填材料，強度應不低于煤體強度。為了節(jié)省材料可以先在采空區(qū)用放煤時產(chǎn)生的矸石在下部充填，然后在矸石上面進行注漿。

通過實施本發(fā)明，可從一個工作面的停采煤柱中多采出煤炭的重量大約為：

式中ρ─煤的密度；b─原停采煤柱寬度；a─充填后停采煤柱寬度；

c─工作面寬度；H─煤層厚度；h─墻體長度；L─直接頂跨落步距。

本發(fā)明利用充填手段配合采煤機放頂煤開采和不放頂煤開采交錯開采的采煤工序，利用充填后的漿體支承采空區(qū)，減小采空區(qū)對工作面的采動影響，采煤機就可以開采理論停采線與大巷之間的煤柱，即停采煤柱。

本發(fā)明的有益效果：

1、充填工序不會影響采煤工作面的推進，采用這種“邊采邊充”的工藝可有效地保證采空區(qū)由充填體充實，減小采空區(qū)對直接頂及工作面超前支撐壓力的影響；

2、工序簡單，施工容易，材料可隨采隨用，有效降低事故率；

3、本發(fā)明可減小停采煤柱的寬度，采煤工作面沿走向推進長度更大，提高煤炭采出率，極大程度地減少了煤炭資源的浪費；

4、采用充填采空區(qū)，對巖層礦壓控制、地表沉陷的控制、巷道穩(wěn)定及相鄰工作面的開采也有積極效果。

附圖說明

圖1為低位放煤插板式雙輸送機的結構示意圖。

圖2為煤礦充填后的效果圖。

圖中：1─低位放煤插板式雙輸送機，2─放煤鏟板，3-前部刮板輸送機，4-后部刮板輸送機，5─墻體，6─鉆孔，7─注漿管道巷道，8─不放頂煤，9─放頂煤，10─注漿管路，h為不放煤長度，L為直接頂跨落步距。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例1：

低位放煤插板式雙輸送機的結構示意圖見圖1，包括鏟板2、前部刮板輸送機3、后部刮板輸送機4。放煤工序、不放煤工序雙輸送機的工作狀態(tài)一樣，區(qū)別就是后部放煤鏟板是否收回，從而控制是否采收頂煤。

下面以安家?guī)X煤礦為例，通過本發(fā)明提供的砌充結合方法減小特厚煤層停采煤柱寬度，具體包括以下步驟：

(1)安家?guī)X某工作面開采特厚煤達14m左右，首先在特厚煤層上部10m左右較軟弱巖層粉砂巖層開通一條平行于工作面方向的巷道，即注漿管道巷道7，以便后面注漿的管道系統(tǒng)管路的鋪設。

(2)當特厚煤層開采工作面進行到原設計停采線位置時，當然此時超前支承壓力還遠遠沒有影響到大巷穩(wěn)定。將輸送機鏟板2伸開，關閉放煤口，只由前部刮板輸送機3運煤，后部刮板輸送機4不運煤，進入不放煤工序。

(3)由于此時直接頂變?yōu)檩^軟的不放頂煤層，移架后可能容易掉煤，因而須在采煤機割煤1刀后移架，并且立即砌墻，“隨移隨砌”。墻體高度為采煤工作面高度3.46m，墻體長度理論上應不能小于不放頂煤的跨落步距，實際中為了達到充填效果的穩(wěn)定性，不放頂煤的長度可在2倍不放頂煤跨落步距之上，為5.3m，墻體長度可適當小些為4m。墻體材料可由采空區(qū)煤矸石或者磚塊代替。

(4)隨著采煤移架工序的繼續(xù)前進，在前部刮板輸送機3后方開始砌墻，采空區(qū)落煤及矸石會慢慢擠入工作面，遇到墻體5時停止擠入。

(5)采煤工作面繼續(xù)推進，縮回鏟板，后部刮板輸送機開始運煤，進入放煤工序。

(6)采煤機推進一段距離后，放頂煤的開采長度理論上應不能超過直接頂(巖層)的垮跨落步距L，為了充填的穩(wěn)定可設置為2/3L-3/4L。重復步驟(1)、(2)，又進入不放煤工序。

(7)經(jīng)過步驟(1)-(4)，工作面后方形成一個由墻體、不放煤、頂板和底板組成的封閉區(qū)域，此時從上部注漿管路10向此區(qū)域鉆孔6，鉆孔大小可由技術人員根據(jù)采空區(qū)范圍及所需注漿速度合理確定，并開始注漿，注滿為止。

(8)重復以上步驟，形成如圖2效果。充填完成后，形成了放頂煤9、不放頂煤8交叉排列的效果，大大減小了停采煤柱。

因為工作面后方被充填體充實，不放頂煤下方為墻體，起到支撐充填體的作用，頂板不會垮落。但實際中為了保護巷道不受工作面采動影響還是要留一定寬度的煤柱作支撐。