[发明专利]薄煤层坚硬顶板条件下采空区后方卧底充填的开采方法

摘要

本发明涉及一种薄煤层坚硬顶板条件下采空区后方卧底充填的开采方法，通过单元充填或间隔条带充填技术，将卧底块段或卧底条带的矸石直接充填到充填单元或充填条带的回采空间里，从而实现井下矸石的就地充填，在本技术领域具有广泛的实用性。该方法工艺简单、施工方便，工人易掌握，以卧底块段或卧底条带的卧底矸石作为充填单元或充填条带的充填材料，减少了充填材料运输的环节，提高了工作效率，提高了矿井开采的综合效益；且在开采过程中无残留煤柱，提高了资源回收率。

主权项

1.薄煤层坚硬顶板条件下采空区后方卧底充填的开采方法，其特征在于：包括以下施工步骤：第一步：在设计区段边界的一侧开设轨道上山和运输上山，轨道上山和运输上山之间的距离为15～30米，在设计区段的上部边界开设区段回风平巷，在设计区段的下部边界开设区段运输平巷，其中区段回风平巷与轨道上山相连通，区段运输平巷与运输上山相连通，区段回风平巷和区段运输平巷之间形成回采工作面；第二步：在薄煤层采煤工作面向前开采一段距离以后，根据工作面倾斜长度和煤层顶板稳定情况，在其后方将采空区自下而上依次划分为若干个相邻的卧底块段和充填单元；第三步：当采用人工充填的操作方式时，单个充填单元的形状为正方形或长方形，充填单元在采空区内呈矩阵状排列，所有充填单元的总面积占采空区面积的1/3～1/2，其中充填单元的尺寸根据煤层顶板的岩性及稳定性进行确定，充填单元边长的尺寸为5～10米；施工时，充填单元四周的卧底块段均可卧底，其第一排第一充填单元下部卧底块段产生的矸石，一部分充填进采煤工作面下部的区段运输平巷的废弃巷内；另一部分用承重袋装满，码放在第一充填单元内的下部边界处，码放宽度为0.6～1米；第一排第一充填单元左、右两边卧底块段产生的矸石一部分直接充填进第一充填单元的内部，另一部分用承重袋装满，码放在第一充填单元内的左、右两侧边界，码放宽度为0.4～0.8米；第一排第一充填单元上部卧底块段产生的矸石一部分直接充填进第一充填单元的内部，另一部分用承重袋装满，码放在第一充填单元内的上部边界，码放宽度为0.6～1米；第二充填单元左、右两边的充填方法同第一充填单元；用同样的方法对第一排剩余的第三充填单元、第四充填单元……第N充填单元进行施工，这里N取正整数，其中对第N充填单元进行施工时，第N充填单元上部卧底块段产生的矸石，一部分充填进第N充填单元的内部，另一部分用承重袋装满，码放在第N充填单元内的上部边界及工作面上部的区段回风平巷废弃巷内，至此完成第一排充填单元的施工；随着工作面的推进，依次对第二排充填单元、第三排充填单元……第M排充填单元施工，这里M取正整数；当采用机械作业的操作方式时，充填单元采用连续的条带形充填方式，即充填单元沿走向方向设置形成连续性的充填条带，其相邻的卧底地段形成一个连续性的卧底条带；在工作面推进一段距离以后，将采空区沿走向划分为若干个相邻且间隔分布的卧底条带和充填条带，卧底条带的宽度为5～8米，其中卧底的深度加上开采煤层的厚度为1.8~2.6米；充填条带的宽度为6～10米，充填条带只进行充填施工而不进行卧底施工，充填条带的充填高度等于开采煤层的厚度，令采空区自下而上第一条带为卧底条带，第二条带为充填条带；施工时，对第一条带先进行卧底施工，卧底产生的矸石一部分用承重袋装满，码放在第二条带与第一条带相邻的下部边缘空间里，码放宽度为0.5～1米；第一条带施工产生的剩余矸石用机械或人工方式充填进采煤工作面下部的区段运输平巷内，并使其充分接顶；第三条带为卧底条带，其卧底产生的矸石一部分用承重袋装满，码放在第四条带与第三条带相邻的下部边缘空间里，码放宽度为0.5～1米；第三条带卧底产生的剩余矸石用机械或人工方式充填进第二条带中、上部空间的矸石充填区内，并使其充分接顶；并用相同的方法完成后续条带的充填，其中奇数条带为卧底条带，偶数条带为充填条带；第N条带卧底产生的矸石一部分用承重袋装满，码放在第N+1条带与第N条带相邻的下部边缘空间里，码放宽度为0.5～1米；第N条带卧底产生的剩余矸石用机械或人工方式充填进第N‑1条带中、上部空间的矸石充填区内，并使其充分接顶，这里N取大于1的奇数；其中最后一个条带卧底的部分矸石用承重袋装满，码放在采煤工作面上部的区段回风平巷的废弃巷内。