【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤层开采
,尤其涉及一种巨厚煤层长壁工作面开采方法。
技术介绍
随着东部矿区煤炭资源的枯竭,中部受资源与环境约束的矛盾加剧,我国煤炭资源开发重点已快速转移到西部地区。新疆煤炭资源极其丰富,是我国21世纪十分重要的能源基地接替区和战略能源储备区。新疆煤炭资源赋存的一个主要特点是厚煤层广泛分布且巨厚煤层多,如伊犁、吐哈、库拜等预测资源量超过100亿吨的煤田中都赋存有单层厚度大于20m以上的巨厚煤层,中国乃至世界上最大的整装煤田—准东煤田探明有单层厚度达80m以上的巨厚煤层,沙尔湖煤田更有单层厚度达200m以上的巨厚煤层。目前我国于20世纪70年代开始探索厚煤层开采技术,经过40多年对厚煤层开采方法的研究与实践,相继形成了大采高一次采全厚综采采煤方法、倾斜分层铺网下行垮落法开采、分层恒底式上行开采和综采放顶煤开采方法,上述几种采煤方法都有各自的优缺点和适用范围。厚煤层大采高一次采全厚综采采煤方法虽然对厚煤层资源回收率高,能实现高产高效,经济效益好,然而目前现有的大采高只可开采煤层厚度7~8m。综采放顶煤开采方法煤炭回收率较低,且只可采20m以下厚度的煤层。分层铺网下行垮落法开采就是将厚煤层分成若干与煤层层面相平行的分层,先采顶分层,依次下行回采各分层,垮落法管理顶板,该方法能有效解决中倾斜以下厚煤层开采时顶板支护和采空区处理问题,顶分层以下各分层矿压显现缓和,由于采取人工铺设假顶,该方法较安全,采出率高,技术经济指标较好;但是在开采过程中存在巷道系统布置复杂,巷道维护较困难,生产组织管理工作较复杂等缺点;分层铺网下行垮落 法开采适用于煤层顶 ...
【技术保护点】
一种巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,该巨厚煤层长壁工作面开采方法包括以下步骤:步骤一、分析煤层顶板岩性特征,确定老顶的初次来压步距L和周期来压步距M,设计所采的煤房宽度N≤M,所留的煤柱宽度R≤L,煤房和煤柱间隔设置;步骤二、开采煤房:按照正常的采区布置准备采区巷道和各工作面顺槽,形成回风系统,利用房柱式连续采煤机或使用掘锚一体机开采煤房、留设煤柱,开采过程中确保开采的煤房宽度N≤M,留设的煤柱宽度R≤L,开采过程中对顶板进行锚网支护或锚索支护;步骤三、充填煤房采空区:选用高水膨胀材料对煤房采空区进行全部充填;步骤四、开采煤柱:待煤房充填区中的高水膨胀材料完全凝固后,利用房柱式连续采煤机或使用掘锚一体机将留设的煤柱开采出来,并对煤柱的顶板进行锚网支护或锚索支护;步骤五、充填开采煤柱后的采空区:根据地表建筑物及其附着物保护等级设计充填比例,对煤柱采空区进行全部充填、部分充填或不充填,充填时选用高水膨胀材料。
【技术特征摘要】
1.一种巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,该巨厚煤层长壁工作面开采方法包括以下步骤:步骤一、分析煤层顶板岩性特征,确定老顶的初次来压步距L和周期来压步距M,设计所采的煤房宽度N≤M,所留的煤柱宽度R≤L,煤房和煤柱间隔设置;步骤二、开采煤房:按照正常的采区布置准备采区巷道和各工作面顺槽,形成回风系统,利用房柱式连续采煤机或使用掘锚一体机开采煤房、留设煤柱,开采过程中确保开采的煤房宽度N≤M,留设的煤柱宽度R≤L,开采过程中对顶板进行锚网支护或锚索支护;步骤三、充填煤房采空区:选用高水膨胀材料对煤房采空区进行全部充填;步骤四、开采煤柱:待煤房充填区中的高水膨胀材料完全凝固后,利用房柱式连续采煤机或使用掘锚一体机将留设的煤柱开采出来,并对煤柱的顶板进行锚网支护或锚索支护;步骤五、充填开采煤柱后的采空区:根据地表建筑物及其附着物保护等级设计充填比例,对煤柱采空区进行全部充填、部分充填或不充填,充填时选用高水膨胀材料。2.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述步骤三中充填具体步骤为:a、撤出所有开采设备,清净浮煤;b、制作充填挡墙:在煤房采空区的上、下端面砌筑挡墙,并在上端面的挡墙顶部预留一个充填口,上、下端面挡墙和煤房采空区两侧的煤柱形成煤房充填区;c、通过充填管将高水膨胀材料从上端面挡墙的充填口输送到煤房充填区中,待煤房充填区充满后停止充填工作,并将上端面挡墙的充填口密封。3.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述步骤五中具体充填步骤为:A、撤出所有开采设备,清净浮煤;B、制作充填挡墙:根据充填比例确定煤柱充填区的上、下端面,并上、下端面砌筑挡墙,上端面的挡墙顶部预留一充填口,上、下端面挡墙以及采空煤柱两侧的已充填煤房共同构成煤柱充填区;C、通过充填管将高水膨胀材料从上端面挡墙的充填口输送到煤柱充填区中,待煤柱充填区充满后停止充填工作,并将上端面挡墙的充填口密封。4.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述的步骤二开采煤房时,可以按照离采区运输巷道从近到远的顺序用一台连续采煤机或掘锚一体机逐个开采煤房,也可以间隔布置多台连续采煤机或掘锚一体机同时开采多个煤房,对煤房的顶板采用锚网支护或锚索支护;所述步骤三中的充填工作或在每采完一个煤房后进行一次充填,或多个或所有煤房全部采完后一起充填。5.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述的步骤四开采煤柱时,可以按照离采区运输巷道从远到近的顺序用一台连续采煤机或掘锚一体机逐个开采煤柱,也可以间隔布置多台连续采煤机或掘锚一体机同时开采多个煤柱,对煤柱的顶板采用锚网支护或锚索支护;所述步骤五中的充填工作或在每采完一个煤柱后进行一次充填,或待多个或所有煤柱全部采完后一起充填。6.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述的高水膨胀材料是由粉煤灰、膨胀剂、延缓剂、固化剂和水组成的料浆,固液比为1∶1.2~1.5,膨胀率为10~30%,各原料按以下配比组成:粉煤灰300~400kg/m3膨胀剂0.2~1kg/m3延缓剂0.6~0.8kg/m3固化剂30~100kg/m3水800~1000kg/m3。7.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,所述膨胀剂是铝粉,延缓剂是石膏粉,固化剂是石灰或水泥。8.如权利要求1所述的巨厚煤层长壁工作面开采方法,其特征在于,分析煤层顶板岩性特征方法为:对所采巨厚煤层的顶板岩层、底板岩层和煤层的水文地质采矿条件进行分析,将巨厚煤层划分为顶部分层、底部分层和中部分层;顶部分层的厚度为2.5~4.5m;根据综放支架参数对中部分层和底部分层进行平均分层;在顶部分层挖掘工...
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