設(shè)置預(yù)留工作面煤柱的全采全充采煤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種設(shè)置預(yù)留工作面煤柱的全采全充采煤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭占我國一次性能源消費(fèi)總量的65%左右。根據(jù)我國已探明的能源儲量構(gòu)成以及現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)狀況，在可預(yù)見的將來，煤炭仍將是我國最主要的能源。我國煤炭產(chǎn)量的約90%為井工開采，地下煤炭開采不僅破壞礦區(qū)生態(tài)環(huán)境、損害地表建(構(gòu))筑物，還伴生著嚴(yán)重的安全隱患，而解決這些問題的根本出路在于對開采空間的合理處理。充填法采煤可以有效解放“三下”壓煤、提高煤炭資源的采出率。同時，充填法采煤可有效控制采場礦壓和上覆巖層的移動變形，充分利用煤矸石、尾礦、城市固體垃圾等作為充填材料，減少地面土地資源的破壞，同時減少環(huán)境污染、改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。
[0003]現(xiàn)有的充填采煤方法可以從所使用的充填材料來進(jìn)一步分類，分別為:固體材料充填、膏體材料充填、高水材料充填。無論采用何種充填方法，都涉及到開采下一個工作面時，是留巷還是多掘一條巷道的問題。如果采用留巷的方式，需要對首采工作面的充填體側(cè)向用擋墻或隔離模板進(jìn)行圍擋成型，以避免充填體進(jìn)入預(yù)留的巷道空間。受采場礦壓的作用，留巷工藝復(fù)雜、施工難度大，特別是充填體需要很大的側(cè)向力才能避免過大的側(cè)向變形，充填體的密實(shí)度和接頂效果也因此受到嚴(yán)重影響。如果采用掘巷的方式，距首采工作面一定距離開掘巷道，需要預(yù)留煤柱，留設(shè)的煤柱浪費(fèi)了煤炭資源。一般來說，煤柱留設(shè)得越寬相對越安全，巷道完整性也越容易保持，但是也越浪費(fèi)資源。研究能避免進(jìn)行復(fù)雜的留巷作業(yè)，又能安全掘巷并且不浪費(fèi)煤炭資源的煤炭充填開采方式，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種既能避免進(jìn)行復(fù)雜的留巷作業(yè)又能安全掘巷、將整層煤全部開采、將采空區(qū)全部充填的采煤方法，其具有不浪費(fèi)煤炭資源，安全可靠，操作簡單，采煤效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括如下步驟，
第一步:首采工作面的全部充填開采
首先開掘首采工作面巷道，首采工作面巷道包括首采工作面充填材料巷、首采工作面運(yùn)煤巷、首采工作面回風(fēng)巷以及首采工作面切眼，形成首采工作面的回采和通風(fēng)系統(tǒng)，安裝好充填開采液壓支架、采煤機(jī)、采煤刮板運(yùn)輸機(jī)和充填材料運(yùn)輸裝置對首采工作面煤柱進(jìn)行開采并充填，在充填時，先在首采工作面的一側(cè)煤壁上鋪設(shè)隔離擋板，然后進(jìn)行充填；第二步:相鄰工作面巷道以及相鄰工作面切眼的開掘及設(shè)備安裝首采工作面全部充填開采完成后，在首采工作面設(shè)置隔離擋板的一側(cè)開采相鄰工作面，對于相鄰工作面的開采，首先開掘相鄰工作面巷道，相鄰工作面巷道包括相鄰工作面充填材料巷和相鄰工作面運(yùn)煤巷、相鄰工作面回風(fēng)巷以及相鄰工作面切眼，相鄰工作面巷道與首采工作面之間留下預(yù)留工作面煤柱；然后安裝充填開采液壓支架、采煤機(jī)、采煤刮板運(yùn)輸機(jī)和充填材料運(yùn)輸裝置；
第三步:相鄰工作面通風(fēng)系統(tǒng)的形成
在相鄰工作面切眼與首采工作面鋪設(shè)的隔離擋板位置內(nèi)側(cè)安裝局部通風(fēng)機(jī)，形成相鄰工作面的通風(fēng)系統(tǒng)；
第四步:相鄰工作面及預(yù)留工作面煤柱的全部回采和充填作業(yè)對相鄰工作面煤柱及預(yù)留工作面煤柱進(jìn)行全部回采和全部充填作業(yè)，在全部充填時，在遠(yuǎn)離首采工作面的一側(cè)煤壁上再次鋪設(shè)隔離擋板，然后進(jìn)行充填；
第五步:循環(huán)開采
相鄰工作面煤柱全部開采和全部充填后，再次重復(fù)第二、三、四步，在留下新的預(yù)留工作面煤柱的前提下開掘新的相鄰工作面巷道，全部開采新的相鄰工作面煤柱和新的預(yù)留工作面煤柱并充填作業(yè)，直至循環(huán)開采完畢。
[0006]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述首采工作面充填材料巷和相鄰工作面充填材料巷的頂部均高于煤層頂板。
[0007]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相鄰工作面切眼要一直開到與首采工作面隔離擋板相通的位置。
[0008]作為本技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第四步中相鄰工作面及預(yù)留工作面煤柱進(jìn)行開采的同時，局部通風(fēng)機(jī)與充填開采液壓支架一同前移，以保證通風(fēng)順暢。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在進(jìn)行相鄰工作面的開采時采用預(yù)留工作面煤柱的方法，開采時的應(yīng)力集中區(qū)處在預(yù)留工作面煤柱區(qū)域，這樣相鄰工作面巷道位置就避開了應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力變形破壞程度較小，從而保證相鄰工作面巷道的安全和維護(hù)方便，克服了留巷作業(yè)工藝復(fù)雜、施工難度大、充填效果受影響的難題。通過將首采工作面充填材料巷和相鄰工作面充填材料巷的頂部設(shè)為高于煤層頂板的形式，避免了充填材料運(yùn)輸與采煤作業(yè)交叉的情況；局部通風(fēng)機(jī)與充填開采液壓支架一同前移，可以保證相鄰工作面巷道通風(fēng)順暢。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明所述設(shè)置預(yù)留工作面煤柱的全采全充采煤方法的原理圖；
圖2是本發(fā)明所述設(shè)置預(yù)留工作面煤柱的全采全充采煤方法的另一種實(shí)施方式的原理圖；
圖3是本發(fā)明圖1和圖2的采用固體充填材料進(jìn)行充填時的A— A向剖視圖；
圖4是本發(fā)明圖1和圖2的采用膏體或高水材料進(jìn)行充填時的A— A向剖視圖；
圖5是本發(fā)明圖1和圖2的B— B向剖視圖；
圖6是本發(fā)明圖1和圖2的C一C向剖視圖；
圖7是本發(fā)明圖1和圖2的采用固體充填材料進(jìn)行充填時的D— D向剖視圖。
[0011]圖8是本發(fā)明圖1和圖2的米用霄體或尚水充填材料進(jìn)行充填時的D—D向#lj視圖。
[0012]其中:1首采工作面充填材料巷；2首采工作面運(yùn)煤巷；3首采工作面切眼；4首采工作面回風(fēng)巷；5充填開采液壓支架；6采煤機(jī)；7采煤刮板運(yùn)輸機(jī)；8固體充填材料運(yùn)輸皮帶；9輸送管；10充填材料刮板運(yùn)輸機(jī)；11充填管；12推壓裝置；13隔離擋板;14相鄰工作面充填材料巷；15相鄰工作面運(yùn)煤巷；16相鄰工作面切眼；17預(yù)留工作面煤柱；18局部通風(fēng)機(jī)；19相鄰工作面回風(fēng)巷；20相鄰工作面主體煤柱；21首采工作面煤柱。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，如圖1和圖3-8所示，本發(fā)明提供一種設(shè)置預(yù)留工作面煤柱的全采全充采煤方法，包括如下步驟，
第一步:首采工作面的全部充填開采
首先開掘首采工作面巷道，首采工作面巷道包括首采工作面充填材料巷1、首采工作面運(yùn)煤巷2、首采工作面回風(fēng)巷4以及首采工作面切眼3，形成首采工作面的回采和通風(fēng)系統(tǒng)，安裝好充填開采液