CN109209379B - 一种矿山采选充+x开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿山采选充+X开采方法，包含4种“采选充+X”开采模式：“采选充+留”、“采选充+处”、“采选充+抽”和“采选充+控”开采模式，所述“采选充+X”开采模式的选择由实际工程需求所决定，首先根据矿井地质水文条件、矿井***布置、矿井“采选充”能力要求和煤炭资源开采地点等因素确定“采选充”三大***，然后根据矿井实际工程需求和技术难题，确定X生产***，形成“采选充+X”开采模式，通过设计采空区充实率来满足矿井实际工程需求，解决矿井资源开采中的技术难题，实现煤炭资源绿色、和谐、安全开采的目的，与原有“采选充”开采模式相比更加***全面，有利于工程推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层开采方法，具体涉及一种矿山采选充+X开采方法，属于煤矿开采技术领域。
背景技术
传统的顶板垮落采煤方式，在开采后将顶板进行垮落，会造成地表沉陷、矸石排放等环境问题，因此综合机械化固体充填采煤技术逐渐发展起来，但是综合机械化固体充填采煤技术仍然需要将井下原煤混矸提升至底面，在经洗选后由投料机运送至工作面进行填充做业，矿井辅助提升和地面洗煤厂压力较大、成本较高。在此基础上发展起来的采选充一体化生产模式，将井下采煤、分选和充填作为一个整体，实现在矿井开拓布局、生产***布置、采选充设备能力匹配等方面的高度协同。
随着“采选充”***在矿山开采中不断应用，“采选充”***的功能不断完善和发展，由原来矸石处理功能到现在保水开采功能、沿空留巷功能、“三下”压煤开采功能，越来越多的工程案例证明“采选充”***能够适用于不同地质条件的矿井，解决煤炭资源开采中不同的工程技术难题。但是，目前对于以“采选充”***为基础以满足矿井某种工程需求为目的矿山开采方式大多应用于某一矿井的某一工作面，还没有形成***、全面的开采方式，且大多数“采选充”***为改造***，不易与矿井原有生产***之间形成良好配套和衔接，也不利于工程应用推广。因此研究一种以矿井“采选充”***为基础，根据矿井实际工程需求增加相关***且各***高度融合的开采模式对于“采选充”***的现场工程推广应用具有重要意义。
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+X开采方法，***选择适合各个矿山情况的开采方法，通过控制采空区充实率来满足矿井实际工程需求，解决矿井资源开采中的技术难题，实现煤炭资源绿色、和谐、安全开采的目的。
为了解决上述问题，本发明一种矿山采选充+X开采方法，所述“采”为矸石少量化开采***，所述“选”为煤矸分选***、所述“充”为充填***，所述“X”为采选充一体化协同的生产***，包括以下步骤：
第一步，根据矿井地质水文条件、矿井***布置方式和煤炭资源开采地点来选择矸石少量化开采***，根据煤矸分选效果、井下空间占用和分选***性能因素选择煤矸分选***，根据充填材料性能、材料输送方式和充填***性能因素选择就地充填***，形成适合本矿井实际生产需要的“采选充”***；
第二步，根据矿井实际工程需求,确定X生产***，形成“采选充+X”开采模式；
第三步，设计采空区充实率来满足矿井实际工程需求；
第四步，开采过程中通过动态监测设备得到实测充实率，并与工程控制对象进行对比，通过调整工艺及管理方法以确保充实率实测值满足工程控制的需要，实现工程目标。
进一步的，所述矸石少量化开采***包括：掘进工作面矸石少量化开采、保护层矸石少量化开采、煤层群矸石少量化开采和夹矸煤层矸石少量化开采***；
所述煤矸井下分选***包括：选择性破碎煤矸分选、重介浅槽煤矸分选、动筛跳汰煤矸分选和全粒级水介煤矸分选***；
所述就地充填***包括：矸石充填、膏体充填、胶结材料充填和高水材料充填***；
所述X生产***包括：无煤柱留巷***、充填与垮落协同生产***、瓦斯立体抽采***和充填效果控制反馈***。
进一步的，第二步中确定X生产***具体方法步骤如下：
a.当矿井工程以提高煤炭资源采出率为目的时，X为无煤柱沿空留巷***，形成“采选充+留”开采模式；
b.当矿井工程以纯矸石处理为目的时，X为充填与垮落协同生产***，形成“采选充+处”开采模式；
c.当矿井工程以煤与瓦斯共采为目的时，X为瓦斯立体抽采***，形成“采选充+抽”开采模式；
d.当矿井工程以含水层下煤炭与保水和谐开采、坚硬顶板下煤层群安全开采和“三下”深部煤炭资源无损开采为目的时，X为充填效果控制反馈***，形成“采选充+控”开采模式。
进一步的，第三步中采空区充实率的具体方法如下：
a.开采模式为“采选充+留”时,通过控制采空区充实率来控制巷旁充填体稳定性，使其代替煤柱支撑顶板置换煤炭资源，提高煤炭资源采出率，实现煤炭资源多采；
b.开采模式为“采选充+处”时,通过控制采空区充实率来控制矸石处理量，实现煤炭资源无废开采；
c.开采模式为“采选充+抽”时,通过控制采空区充实率来改变煤层透气性达到煤与瓦斯和谐共采的目的，实现煤炭伴生资源共采；
d.开采模式为“采选充+控”时,通过控制采空区充实率控制保水开采矿井的导水裂隙带高度、坚硬顶板煤层的坚硬顶板临界破断距和“三下”压煤矿井的临界等价采高，实现含水层下煤炭与保水和谐开采、坚硬顶板下煤层群安全开采和“三下”深部煤炭资源无损开采。
本发明根据矿井地质水文条件、矿井***布置、矿井“采选充”能力要求和煤炭资源开采地点等因素确定“采选充”三大***，然后根据矿井实际工程需求和技术难题，确定X生产***，形成“采选充+X”开采模式，整个***囊括了256种开采方法，且针对不同的方法控制采空区充实率来满足矿井实际工程需求，解决矿井资源开采中的技术难题，实现煤炭资源绿色、和谐、安全开采的目的，与原有“采选充”开采模式相比更加***全面，有利于工程推广应用。
附图说明
图1为本发明方法设计流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。
实施例一
山东某矿建井以来一直采用条带式采煤方法，遗留有大量保护煤柱，形成呆滞煤量，导致资源回采率低；并且现采煤层夹矸严重；该矿地表堆积有大量风积沙，经测试有优良的胶结和输送性能。为提高该矿煤炭资源采出率，降低含矸率并就地处理矸石，同时考虑各生产***互相间的配套衔接情况，遵循“分选硐石开挖量少，分选***空间占用少”的原则，根据矿井实际具体情况选择一套合适的采选充***来实现矿井生产目标。
如图1所示，一种矿山采选充+X开采模式，包括以下步骤：
第一步，根据上述因素，选择适合本矿井实际生产需要的“采选充”***：夹矸煤层矸石少量化开采***、重介浅槽煤矸分选***以及胶结充填***；
第二步，本矿井工程以提高煤炭资源采出率为目的，因此“X”为无煤柱沿空留巷***，形成“采选充+留”开采模式；
第三步，通过控制采空区充实率来控制巷旁充填体稳定性，使其代替煤柱支撑顶板置换煤炭资源，提高煤炭资源采出率，实现煤炭资源多采；
第四步，开采过程中通过动态监测设备得到实测充实率，并与工程控制对象为巷旁充填体的稳定性进行对比，通过调整工艺及管理方法以确保充实率实测值满足工程控制的需要，实现工程目标。
实施例二
河南某矿开采深度超过1100m，辅助提升成为一大难题；主采15煤层，该煤层原始瓦斯含量为15.256m3/t，原始瓦斯压力1.78MPa，透气性系数仅为0.0776m2/MPa2d，属高瓦斯、低渗透、低抽放煤层；15煤层上覆14煤层赋存不稳定，煤层厚度仅为0.5m，不具备常规保护层开采的技术条件。为安全开采保护层以进行瓦斯卸压增透，达到15煤与瓦斯共采的目的，同时在井下处理保护层开采时采出的矸石，因此需要根据矿井实际具体情况选择一套合适的采选充***来实现矿井生产目标。
如图1所示，一种矿山采选充+X开采模式，包括以下步骤：
第一步，根据上述因素，选择适合本矿井实际生产需要的“采选充”***：保护层矸石少量化开采***、动筛跳汰煤矸分选***以及矸石充填***；
第二步，本矿井工程以煤与瓦斯共采为目的，X为瓦斯立体抽采***，形成“采选充+抽”开采模式；
第三步，通过控制采空区充实率来改变煤层透气性达到煤与瓦斯和谐共采的目的，实现煤炭伴生资源共采；
第四步，开采过程中通过动态监测设备得到实测充实率，并与工程控制对象进行对比，通过调整工艺及管理方法以确保充实率实测值满足工程控制的需要，实现工程目标。
实施例三
内蒙某矿主采煤层煤层赋存复杂，煤层厚度变化大、工作面过大小断层多、工作面煤层夹矸严重，导致矿井提升费用增加；同时该矿井地表堆积有大量矸石，占用大量土地，污染矿井周围环境。为解决该矿煤层夹矸问题，同时将地面矸石运输至井下进行充填处理，需要根据矿井实际具体情况选择一套合适的采选充***来实现矿井生产目标。
如图1所示，一种矿山采选充+X开采模式，包括以下步骤：
第一步，根据上述因素，选择适合本矿井实际生产需要的“采选充”***：夹矸煤层少量化开采***、选择性破碎分选***以及矸石充填***；
第二步，本矿井工程以矸石处理为目的，X为充填垮落协同生产***，形成“采选充+处”开采模式；
第三步，通过控制采空区充实率来改变煤层透气性达到煤与瓦斯和谐共采的目的，实现煤炭伴生资源共采；
第四步，开采过程中通过动态监测设备得到实测充实率，并与工程控制对象进行对比，通过调整工艺及管理方法以确保充实率实测值满足工程控制的需要，实现工程目标。
本***根据实际工程需求不同，可形成“采选充+留”、“采选充+处”、“采选充+抽”和“采选充+控”四种开采模式，且几乎覆盖了所有开采方法，使在制定工程方法时有法可循，更利于工程质量的控制，以及工程方法的推广；上述三组实施例是根据矿井不同情况对本发明方法作出具体的选择，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种矿山采选充+X开采方法，所述“采”为矸石少量化开采***，所述“选”为煤矸分选***、所述“充”为充填***，所述“X”为采选充一体化协同的生产***，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据矿井地质水文条件、矿井***布置方式和煤炭资源开采地点来选择矸石少量化开采***，根据煤矸分选效果、井下空间占用和分选***性能因素选择煤矸分选***，根据充填材料性能、材料输送方式和充填***性能因素选择就地充填***，形成适合本矿井实际生产需要的“采选充”***；
第二步，根据矿井实际工程需求,确定不同的生产***，形成“采选充+X”开采方法；具体如下：
a.当矿井工程以提高煤炭资源采出率为目的时，X为无煤柱沿空留巷***，形成“采选充+留”开采模式；
b.当矿井工程以纯矸石处理为目的时，X为充填与垮落协同生产***，形成“采选充+处”开采模式；
c.当矿井工程以煤与瓦斯共采为目的时，X为瓦斯立体抽采***，形成“采选充+抽”开采模式；
d.当矿井工程以含水层下煤炭与保水和谐开采、坚硬顶板下煤层群安全开采和“三下”深部煤炭资源无损开采为目的时，X为充填效果控制反馈***，形成“采选充+控”开采模式；
第三步，设计采空区充实率来满足矿井实际工程需求；
第四步，开采过程中通过动态监测设备得到实测充实率，并与工程控制对象进行对比，通过调整工艺及管理方法以确保充实率实测值满足工程控制的需要，实现工程目标。
2.根据权利要求1所述的矿山采选充+X开采方法，其特征在于，所述矸石少量化开采***包括：掘进工作面矸石少量化开采、保护层矸石少量化开采、煤层群矸石少量化开采和夹矸煤层矸石少量化开采***；
所述煤矸井下分选***包括：选择性破碎煤矸分选、重介浅槽煤矸分选、动筛跳汰煤矸分选和全粒级水介煤矸分选***；
所述就地充填***包括：矸石充填、膏体充填、胶结材料充填和高水材料充填***；
所述不同的生产***包括：无煤柱留巷***、充填与垮落协同生产***、瓦斯立体抽采***和充填效果控制反馈***。
3.根据权利要求1或2所述的矿山采选充+X开采方法，其特征在于，第三步中采空区充实率的具体方法如下：
a.开采模式为“采选充+留”时,通过控制采空区充实率来控制巷旁充填体稳定性，使其代替煤柱支撑顶板置换煤炭资源，提高煤炭资源采出率，实现煤炭资源多采；
b.开采模式为“采选充+处”时,通过控制采空区充实率来控制矸石处理量，实现煤炭资源无废开采；
c.开采模式为“采选充+抽”时,通过控制采空区充实率来改变煤层透气性达到煤与瓦斯和谐共采的目的，实现煤炭伴生资源共采；
d.开采模式为“采选充+控”时,通过控制采空区充实率控制保水开采矿井的导水裂隙带高度、坚硬顶板煤层的坚硬顶板临界破断距和“三下”压煤矿井的临界等价采高，实现含水层下煤炭与保水和谐开采、坚硬顶板下煤层群安全开采和“三下”深部煤炭资源无损开采。
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