大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種走向長壁工作面充填開采方法，尤其涉及大傾角煤層走向長壁工 作面局部充填開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大傾角煤層是指埋藏傾角為35°~55°的煤層，受煤層傾角影響，采場圍巖應(yīng)力 分布、覆巖變形破壞和矸石充填呈非均衡特征，導(dǎo)致采場圍巖"關(guān)鍵域"迀移與巖體結(jié)構(gòu)變 異，工作面"支架-圍巖"穩(wěn)定性控制困難，產(chǎn)效低且安全隱患多，是一類特殊埋藏條件的煤 層和國際采礦界公認(rèn)的難采煤層。
[0003]目前，隨著大傾角煤層走向長壁綜放開采技術(shù)和大傾角煤層走向長壁大采高綜采 技術(shù)的成功應(yīng)用，大傾角綜放工作面單產(chǎn)達(dá)到48萬噸/年，回采率83. 07%，大傾角大采高 工作面單產(chǎn)達(dá)到66. 36萬噸/年，回采率94. 8%，大幅度提高了大傾角煤層開采的產(chǎn)效，但 與緩傾斜煤層安全高效開采相比，產(chǎn)量效益和安全之間的矛盾仍是大傾角煤層安全高效開 采現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸，必須革新大傾角煤層開采方法。
[0004] 充填開采方法在我國已經(jīng)具備相對成熟的技術(shù)和理論基礎(chǔ)，也是我國煤炭綠色開 采發(fā)展的重點(diǎn)研究方法，但在我國大傾角煤層開采方面應(yīng)用較少。針對大傾角煤層開采難 題，采用局部充填開采技術(shù)，確定工作面布置方式及參數(shù)、合理充填位置和尺度參數(shù)、回采 工藝等，能有效改善大傾角工作面圍巖應(yīng)力分布和變形破壞的非均衡特征，提高"支架-圍 巖"系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加工作面長度，提高工作面產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)大傾角煤層安全高效開采。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大傾角煤層走向長壁工作 面局部充填開采方法，其設(shè)計(jì)合理、開采方法簡單，能有效地解決該類煤層綜采過程中由于 圍巖應(yīng)力分布和變形破壞非均衡性造成的頂板管理困難、"支架-圍巖"系統(tǒng)穩(wěn)定性差、工作 面產(chǎn)效低等實(shí)際問題。
[0006] 技術(shù)方案：大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法，包括以下步驟：
[0007] (1)、確定局部充填工作面布置方式及參數(shù)
[0008] (11)、選擇一個(gè)偽仰斜走向長壁工作面作為大傾角煤層的實(shí)際開采工作面，偽仰 斜走向長壁工作面與真傾斜工作面的夾角為〇°~7°，
[0009] (12)對實(shí)際開采工作面上部區(qū)域進(jìn)行局部充填，實(shí)際開采工作面的傾斜長度L和 實(shí)際開采工作面的充填區(qū)域長度L1S以下公式確定：
[0011] L=(k+1)L" (2)
[0012] 式中，k為大傾角工作面矸石完全充填區(qū)和充填壓實(shí)區(qū)占實(shí)際開采工作面長度的 比例系數(shù)，取2/3 ;L"為現(xiàn)有大傾角煤層綜采工作面的的長度，取80~120m;
[0013] (2)、開采煤層
[0014] (21)、采用綜合機(jī)械化局部充填開采方法開采，以步驟（1)所確定的偽仰斜走向 長壁工作面為實(shí)際開采工作面，并以大傾角煤層走向?yàn)橥七M(jìn)方向進(jìn)行工作面回采；
[0015] (22)、采用工作面支架對實(shí)際開采工作面進(jìn)行同步支護(hù)，支架采用大推力千斤頂 和箱型側(cè)護(hù)板，使用大面積護(hù)幫板防止煤壁片幫，防護(hù)擋板將機(jī)道和人行道隔開；
[0016] (23)、實(shí)際開采工作面采用電牽引雙滾筒采煤機(jī)割煤，實(shí)際開采工作面采用大動(dòng) 力刮板輸送機(jī)運(yùn)輸，實(shí)際開采工作面利用采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和工作面支架配合并加防滑 千斤頂防止工作面裝備下滑；
[0017] (24)、局部區(qū)域固體充填由懸掛式充填刮板輸送機(jī)和液壓推擠裝置完成，將固體 充填材料轉(zhuǎn)載到懸掛在充填液壓支架后頂梁的充填刮板輸送機(jī)上，啟動(dòng)刮板輸送機(jī)依次打 開卸料口，固體充填體利用自重堆落在后頂梁掩護(hù)空間內(nèi)，然后利用夯實(shí)裝置將固體充填 體推入采空區(qū)并夯實(shí)達(dá)到密實(shí)充填。
[0018] 作為本發(fā)明中大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法的一種優(yōu)選方案：步 驟（22)中工作面支架在充填區(qū)域采用四柱支撐中間鉸接雙推壓裝置充填液壓支架或六柱 支撐中間鉸接雙推壓裝置充填液壓支架；在非充填區(qū)域采用兩柱掩護(hù)式液壓支架或四柱支 撐掩護(hù)式液壓支架。
[0019] 作為本發(fā)明中大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法的一種優(yōu)選方案：電 牽引雙滾筒采煤機(jī)截深為〇. 8m。
[0020] 作為本發(fā)明中大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法的一種優(yōu)選方案：采 用矸石和粉煤灰作為固體充填材料，矸石與粉煤灰質(zhì)量配比為1: 〇. 3,矸石粒徑小于30_， 固體充填材料含水率為20~25%，充填區(qū)域的充實(shí)率不小于90%。
[0021] 有益效果：本發(fā)明公開的大傾角煤層走向長壁工作面局部充填開采方法具有以下 有益效果：
[0022] (1)局部充填工作面布置設(shè)計(jì)合理、開采方法簡單且實(shí)施方便；
[0023] (2)所采用的大傾角煤層走向長壁工作面綜合機(jī)械化局部充填開采方法和和工作 面?zhèn)窝鲂辈贾梅绞?，增加了大傾角工作面長度，大幅度降低了大傾角煤層開采過程中所存 在的危險(xiǎn)系數(shù)，為實(shí)現(xiàn)該類煤層安全高效生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)，在保證工作面"支架-圍巖" 系統(tǒng)的穩(wěn)定性前提下提高了工作面煤炭回收率，有效解決了大傾角煤層工作面"工作面產(chǎn) 量-質(zhì)量與支架-圍巖穩(wěn)定性"之間的矛盾。
【附圖說明】
[0024] 圖1為大傾角煤層局部充填工作面?zhèn)窝鲂辈贾檬疽鈭D；
[0025] 圖2為工作面局部充填采煤示意圖；
[0026] 圖3為圖2的I-I面的剖面圖；
[0027] 其中：
[0028] ABC-偽仰斜走向長壁工作面，
[0029]ZADE-實(shí)際開采工作面的真傾角，即煤層傾角a，
[0030] ZACE-實(shí)際開采工作面的偽傾角，
[0031] L'-真傾斜長度（AD)，
[0032] L-偽傾斜長度（AC)，
[0033] L1-充填工作面長度（AB)，
[0034] L2-工作面非充填區(qū)域長度（BC)，
[0035] DC-工作面走向推進(jìn)方向；
[0036] 1-回風(fēng)平巷
[0037] 2-運(yùn)輸平巷
[0038] 3-實(shí)際開采工作面
[0039] 4-超前單體支柱
[0040] 5-運(yùn)料帶式輸送機(jī)
[0041] 6-充填物料轉(zhuǎn)載機(jī)
[0042] 7-充填液壓支架
[0043] 8-液壓支架
[0044] 9-下端頭支架
[0045] 10-刮板輸送機(jī)
[0046] 11-米煤機(jī)
[0047] 12-充填刮板輸送機(jī)
[0048] 13-卸料口
[0049] 14-轉(zhuǎn)載機(jī)
[0050] 15-充填工作面
[0051] 16-充填防護(hù)網(wǎng)
[0052] 17-固體密實(shí)充填體
[0053] 18-t夸落奸石
[0054] 19-后頂梁
[0055] 20-夯實(shí)機(jī)構(gòu)
[0056] 21-直接頂
[0057] 22-實(shí)體煤
[0058] B-液壓支架中心距
[0059] D-采煤機(jī)滾筒直徑
【具體實(shí)施方式】：
[0060] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)說明。
[0061] 具體實(shí)施例1
[0062] 大傾角煤層（傾角在35°~55°范圍內(nèi)煤層）走向長壁工作面局部充填開采方 法，包括以下步驟：
[0063] (1)、確定局部充填工作面布置方式及參數(shù)
[0064] (11)、選擇一個(gè)偽仰斜走向長壁工作面作為大傾角煤層的實(shí)際開采工作面，偽仰 斜走向長壁工作面與真傾斜工作面的夾角為〇°，
[0065] (12)對實(shí)際開采工作面上部區(qū)域進(jìn)行局部充填，實(shí)際開采工作面的傾斜長度L為 200m，實(shí)際開采工作面的充填區(qū)域長度L1S80m;
[0066] (2)、開采煤層
[0067](21)、采用綜合機(jī)械化局部充填開采方法開采，以步驟（1)所確定的偽仰斜走向 長壁工作面為實(shí)際開采工作面，并以大傾角煤層走向?yàn)橥七M(jìn)