固體與膠結體復合充填采煤方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及采煤方法技術領域，尤其涉及一種固體與膠結體復合充填采煤方法。
【背景技術】
[0002]煤炭占我國一次性能源消費總量的65%左右。根據我國已探明的能源儲量構成以及現有的能源消費結構狀況，在可預見的將來，煤炭仍將是我國最主要的能源。我國煤炭產量的約90%為井工開采，地下煤炭開采不僅破壞礦區生態環境、損害地表建(構)筑物，還伴生著嚴重的安全隱患，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，同時減少環境污染、改善礦區生態環境。
[0003]現有的充填采煤方法可以從所使用的充填材料來進一步分類，分別為:固體材料充填、膏體材料充填、高水材料充填。每種充填采煤方法各有優缺點。固體材料充填的整體推壓密實效果不夠理想，特別是臨近頂板、推壓區邊緣等位置的密實度不足。密實度不足除了使充填體的抗壓縮變形能力降低，還可能導致因采空區封閉不嚴而產生的浮煤自燃和瓦斯聚集。膏體材料充填和高水材料充填均不能有效接頂，在充填過程中還需要使用充填袋，因而增加了成本。已有的充填采煤方法均不能實時監測充填的效果，特別是當充填材料充填入采空區后，無法彌補充填前的頂板下沉。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種固體與膠結體復合充填采煤方法，所述方法能夠避免固體充填采煤方法中整體推壓密實效果不好的缺點，且能夠避免膏體材料充填和高水材料充填的不能有效接頂的不足，有效彌補充填前的頂板下沉并精確地控制充填體和圍巖變形。
[0005]
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種固體與膠結體復合充填采煤方法，其特征在于包括如下步驟:
1)在采煤層工作面的兩側分別開設運煤巷、充填材料巷和切眼，形成工作面的回采和通風系統；
2)在采煤層工作面與煤層之間架設采煤設備和固體充填設備；
3)在上述設備以外的區域鋪設工作面充填管，并在充填材料巷內鋪設巷道充填管，巷道充填管與工作面外的膠結充填管路系統相通；
4)將巷道充填管與工作面充填管相連接；
5)在煤層的工作面開始采煤作業，工作面推進設置距離；
6 )通過充填材料巷運輸固體充填材料到采空區，使用固體充填設備將固體充填材料推壓密實； 7)打開巷道充填管和工作面充填管上的閥門，通過巷道充填管和工作面充填管在采空區的采空區的固體充填材料內部進行膠結體充填材料充填；
8)膠結體充填材料填充完畢后，將巷道充填管和工作面充填管近端設置的閥門關閉；
9)將巷道充填管與工作面充填管分離，后撤巷道充填管，然后依次進行移動采煤設備和固體充填設備、鋪設巷道充填管與工作面充填管、采煤作業、采空區固體填充、固體填充區膠結體填充作業，如此往復完成整個工作面的充填采煤作業。
[0006]進一步的技術方案在于:步驟2)中架設的采煤設備與固體充填設備包括:附帶有推壓裝置的充填采煤液壓支架、采煤機、煤炭刮板運輸機、運煤皮帶、固體充填材料運輸皮帶、固體充填材料刮板運輸機，所述充填采煤液壓支架的上頂板與工作面的頂板巖層接觸，充填采煤液壓支架的下頂板與工作面的底板巖層接觸，推壓裝置和固體充填材料刮板運輸機位于充填采煤液壓支架遠離煤層的一側，采煤機和煤炭刮板運輸機位于充填采煤液壓支架靠近煤層的一側，運煤皮帶位于運煤巷內，固體充填材料運輸皮帶位于充填材料巷內。
[0007]進一步的技術方案在于:步驟4)中巷道充填管與工作面充填管之間通過連接接頭連接。
[0008]進一步的技術方案在于:所述膠結體充填材料為高水材料、膏體材料和/或似膏體材料。
[0009]進一步的技術方案在于:工作面充填管的外周設有若干個充填孔，充填孔在遠離巷道充填管的過程中漸次增大。
[0010]進一步的技術方案在于:所述巷道充填管上設置有液體壓力傳感裝置；采空區的固體充填材料內以及固體充填材料的頂板和底板上布置有固體壓力傳感器和位移傳感器。
[0011]進一步的技術方案在于:所述固體壓力傳感器、位移傳感器以及液體壓力感應裝置通過數據處理裝置與監控主機連接，通過固體壓力傳感器實時監測固體充填材料的壓力變化，通過位移傳感器實時監測所述頂板以及底板的位移量，通過液體壓力感應裝置實時監測和控制膠結體充填材料的填充壓力，監控主機通過監控上述壓力和位移的變化提示固體充填材料和膠結體充填材料的充填量。
[0012]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:所述方法因首先使用固體充填材料對采空區進行充填，然后再通過膠結體充填材料對上述充填的固體充填材料進行充填，因此不僅能夠避免固體充填采煤方法中整體推壓密實效果不好的缺點，且能夠避免膏體材料充填和高水材料充填的填充物不能有效接頂的不足，有效彌補充填前的頂板下沉并精確地控制充填體和圍巖變形。此外，通過設置壓力和位移采集裝置，實時監測填充過程中充填物的變化，控制充填量，提高了充填的準確性，從而提高了充填效果。
【附圖說明】
[0013]圖1是煤層工作面處的剖視結構示意圖；
圖2是圖1的俯視結構不意圖；
其中:1、運煤巷2、材料巷3、煤層4、工作面充填管5、巷道充填管6、固體充填材料7、閥門8、充填采煤液壓支架9、采煤機10、煤炭刮板運輸機11、運煤皮帶12、固體充填材料運輸皮帶13、固體充填材料刮板運輸機14、頂板巖層15、底板巖層16、連接接頭
17、充填孔18、液體壓力傳感裝置19、固體壓力傳感器20、位移傳感器。
【具體實施方式】
[0014]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0015]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0016]本發明公開了一種固體與膠結體復合充填采煤方法，包括如下步驟:
1)在采煤層工作面的兩側分別開設運煤巷1、充填材料巷2和切眼，形成工作面的回采和通風系統。
[0017]2)在采煤層工作面與煤層3之間架設采煤設備和固體充填設備。如圖1-2所示，架設的采煤設備與固體充填設備包括:附帶有推壓裝置的充填采煤液壓支架8、采煤機9、煤炭刮板運輸機10、運煤皮帶11、固體充填材料運輸皮帶12、固體充填材料刮板運輸機13。所述充填采煤液壓支架8的上頂板與工作面的頂板巖層14接觸，充填采煤液壓支架8的下頂板與工作面的底板巖層15接觸；推壓裝置和固體充填材料刮板運輸機13位于充填采煤液壓支架8遠離煤層3的一側，采煤機9和煤炭刮板運輸機10位于充填采煤液壓支架8靠近煤層3的一