[发明专利]一种矿山采选充填开采方法

说明书

本发明公开了一种矿山采选充填开采方法，利用煤矸分选出的矸石作为充填物料进行工作面充填，并在采空区的边缘形成沿空留巷，垒砌矸石墙作为沿空留巷的巷旁支护体，对其加固支护，确保稳定性。沿空留巷作为充填物料与煤炭的运输巷道，实现采区无煤柱开采。应用矿区煤矸分选矸石为充填材料，符合环境保护要求；本发明通过有机组合煤矸分选、充填采煤、沿空留巷支护三大系统，从而形成采选充留开采方法完整的工艺循环，工艺简单，实现采选充与沿空留巷的匹配，既回收各种煤柱资源，还能合理处理矿区的固体矸石废弃物，使得煤炭资源回收率提高，从而有效解决了煤炭资源紧张矿井高效开采的难题，提高了煤矿的安全生产效率。

技术领域

本发明属于矿山开采技术领域，具体涉及一种矿山采选充填开采方法。

背景技术

我国人均煤炭资源拥有量较少，“三下”压煤量较大，矿井正常生产持续受到影响。常规垮落法煤炭开采方式容易引发地表沉陷和地下水及含水层破坏，造成地表建筑物损毁；且大量矸石直接外排堆存，占压土地、污染环境。

近年来积极探索并实施了煤矸石等固体材料充填工艺技术，集成创新了较为成熟的充填开采技术和装备，提高了资源回收率，也取得了一定的社会和环境效益。但是之前的矸石固体充填采煤技术中，充填物料来源于地上，运送路径长，并要占据地面土地堆放矸石，对环境还有一定的破坏。

发明内容

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种矿山采选充留开采方法，以减轻矿井辅助提升和地面洗煤厂压力，同时可以有效处理煤矿矸石，减少煤矸石地表堆积面积，保护矿区生态环境，提高煤炭开采效率。

为了解决上述问题，本发明一种矿山采选充填开采方法，步骤如下，

第一步、根据煤层地质条件以及赋存特征，井下布置矸石少量化开采系统，并进行矸石少量化开采系统设备选型；

第二步、布置井下煤矸分选系统，并进行煤矸分选系统设备选型，对矸石少量化开采工作面生产的原煤进行煤矸分选；

第三步、布置固体充填采煤系统，第二步中煤矸分选系统分选出的矸石提供给固体充填采煤系统进行采空区充填作业；固体充填采煤系统包括采煤作业面和充填作业面，支架后端随采随充，实现充填采煤并行协同作业；

第四步、固体充填采煤工作面的两侧随着工作面开采，在工作面后沿采空区边缘进行沿空留巷直至一个步距内充填与沿空留巷作业完成；

第五步，重复步骤一至四，继续煤矸分选作业和下一个步距的采煤、充填、沿空留巷渐进循环作业；直至推进充填采煤工作面至区段边界，再接替下一工作面。

本方法在普通固体充填采煤工艺的基础上，设计了采选充留开采设计方法工艺，将煤矸分选、充填采煤与沿空留巷三种工艺有效地组合在一起，优化其在时间和空间上的配合，实现了三种工艺平行作业，沿空留巷作为充填物料与煤炭的运输巷道，实现采区无煤柱开采。

进一步的，第二步中所选择的煤矸分选系统的分选能力需根据煤矿的生产能力，确定充填工作面的矸石充填物料需求量，使分选的矸石满足固体充填采煤系统中充填工作面的充填能力，并与已有的采选充工作面的生产能力相适应。

其它工作面采出来的原煤和固体充填采煤工作面采出来的原煤，采用重介浅槽分选机进行煤矸分选，分选出来的矸石需处理成符合充填开采要求的固体物料，然后运至充填采煤工作面，进行充填作业。煤矸分选系统中所涉及的设备主要包括煤炭/矸石转载皮带、滚轴筛、浅槽分选机、煤炭/矸石脱介筛等。

固体充填采煤系统所涉及的设备主要包括采煤机、刮板输送机、充填采煤液压支架、多孔底卸式输送机、机头升降平台、机尾升降平台等。自保护煤柱边界处开切眼，并在切眼内依次布置上述设备。