一种跳采式旺格维利采场支巷充填采煤方法

摘要

一种跳采式旺格维利采场支巷充填采煤方法，利用旺格维利采煤法布置运输主巷和采场支巷，将多个采场支巷划分为多个开采阶段，按划分的多个开采阶段跳采采场支巷，采场支巷间不留煤柱。运输主巷为主要运输通道，采场支巷为采煤巷道。按照设计开采顺序以跳采方式依次回采所有的采场支巷，并依次对其进行及时充填，采场支巷两侧始终由未回采的煤体或已充填的采场支巷作为支撑体控制顶板，分为若干个开采阶段依次进行回采，最终实现无煤柱开采。该方法充分发挥了旺格维利采煤法和充填采煤法的优点，能有效控制采动覆岩裂隙和和地表沉降，能实现“三下”压煤的安全高效回采，有效控制地表沉陷；同时还可实现保水采煤。其方法简单，易实施，效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种跳采式旺格维利采场支巷充填采煤方法，属于煤炭开采技术领域。

背景技术

我国“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤量较大，据国有重点煤矿不完全统计， 总量达137.9亿t。

随着煤炭开采技术水平的提高，为了解放“三下”压煤，煤矿“三下”开采技术得到了 极大的发展。目前常见的地表沉陷控制方法主要包括：协调开采、部分开采、覆岩离层注浆 及充填开采等。协调开采是利用多个采煤工作面同时开采产生的地表变形相关抵消来达到减 轻地表变形的目的，但该方法涉及多个工作面同采，且受地表被保护对象布局限制，对开拓 设计影响较大，适用条件有限。部分开采是以采出部分煤炭和留设一定宽度永久煤柱为特点， 来控制覆岩移动和地表沉陷的方法，主要方法有旺格维利采煤法、房柱式开采、条带开采、 限厚开采、刀柱法、巷式开采等。这些方法在一定程度上虽能够控制地表沉陷，但采出率都 不高，一般在50%左右。覆岩离层注浆是通过钻孔注浆方式对上硬下软岩层间的离层空间进 行充填，达到控制坚硬岩层上部岩层下沉和减少地表沉陷的目的，一般情况下地表减沉率不 会超过40%。与其它地表沉陷控制方法相比，充填开采是目前控制地表沉陷最有效的方法， 采空区可部分充填，也可全部充填，按照工作面布置特点，主要方法包括长壁工作面采空区 充填、条带充填、巷式充填等，这些方法存在的主要问题是采煤与充填协调作业难、充填系 统复杂、充填空间大且充填时间长等。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法合理、系统简单、 采煤与充填可同步协调作业、煤炭采出率高、地表沉陷控制效果好、安全高效的跳采式旺格 维利采场支巷充填采煤方法。

技术方案：本发明的跳采式旺格维利采场支巷充填采煤方法，包括如下步骤：

a、在采煤工作面的端头从集中运输平巷向回风平巷方向倾斜掘进一条连通回风平巷的 运输主巷，运输主巷连通回风平巷的出口位于采煤工作面的中部；

b、根据开采区域的围岩地质状况，对运输主巷左右两侧的煤体按条带开采划分为成直角 相对的多个采场支巷；

c、将多个成直角相对的多个采场支巷划分为多个开采阶段，先对首个开采阶段的首个采 场支巷进行开采，即从回风平巷一侧的运输主巷向左侧方向的第一条横向采场支巷进行开采， 开采完毕后紧接着对该横向采场支巷进行充填，再向运输主巷右侧方向的第一条纵向采场支 巷进行开采，开采完毕后紧接着对该纵向采场支巷进行充填；

d、依次对下一个开采阶段的首个采场支巷进行开采，即从运输主巷向左侧方向的下一个 开采阶段的第一条横向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷进行充填， 再向运输主巷右侧方向的下一个开采阶段的第一条纵向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接 着对采场支巷进行充填，直至完成划分的所有开采阶段的第一条采场支巷的开采充填；

e、对首个开采阶段的第二个采场支巷进行开采，即从运输主巷向左侧方向的首个开采阶 段的第二条横向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷进行充填，再向运 输主巷右侧方向的首个开采阶段的第二条纵向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接着对该采 场支巷进行充填；

f、依次对下一个开采阶段的第二条采场支巷进行开采，即从运输主巷向左侧方向的下一 个开采阶段的第二条横向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷进行充填， 再向运输主巷右侧方向的下一个开采阶段的第二条纵向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接 着对采场支巷进行充填，直至完成划分的所有开采阶段的第二条采场支巷的开采与充填；

g、周而复始，依次对下一个开采阶段的下一条采场支巷进行开采，即从运输主巷向左侧 方向的下一个开采阶段的下一条横向采场支巷进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支 巷进行充填，再向运输主巷右侧方向的下一个开采阶段的下一条纵向采场支巷进行开采，开 采完毕后紧接着对采场支巷进行充填，直至完成划分的所有开采阶段内的所有采场支巷的开 采与充填；

h、完成划分的所有开采阶段内的所有采场支巷的开采与充填后，对运输主巷进行充填。

所述的运输主巷宽度为5～6m；采场支巷的宽度≥3.3m，长度为5～150m。

有益效果：本发明利用旺格维利采煤法布置运输主巷和多个采场支巷，将多个采场支巷 划分为多个开采阶段，按划分的多开采阶段跳采采场支巷，采场支巷间不留煤柱。运输主巷 为主要运输通道，采场支巷为采煤巷道，按照设计开采顺序以跳采方式分阶段依次回采采场 支巷，并及时对其进行充填，同一阶段回采的采场支巷间留设若干采场支巷，未回采或已充 填采场支巷作为支撑体用于支撑顶板，待充填体达到强度要求后，按照同样的方法依次回采 并充填暂留煤柱中未回采的采场支巷，实现充填体置换煤炭。充分发挥旺格维利采煤法和充 填采煤法的优点，克服传统“三下”采煤方法中煤炭采出率低、采煤与充填协调作业难、生 产系统复杂的缺点，实现“三下”压煤安全高效回采，有效控制地表沉陷；同时还可实现保 水采煤。本发明适用于规则工作面地回采，也适用于不规则工作面回采和煤柱及边角煤回收。 其方法简单，易实施，效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的划分所有开采阶段的第一条采场支巷的开采充填顺序示意图。

图2是本发明的划分所有开采阶段的第二条采场支巷的开采充填顺序示意图。

图3是本发明的划分所有开采阶段的第三条采场支巷的开采充填顺序示意图。

图4是本发明的划分所有开采阶段的第四条采场支巷的开采充填顺序示意图。

图5是本发明的划分所有开采阶段的所有采场支巷开采充填完毕后示意图。

图中：1-运输主巷，2-采场支巷，3-回风平巷，4-充填墙体，5-保护煤柱，6-集中运输平 巷，7-轨道平巷，8-已充填的采场支巷。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：

本发明的跳采式旺格维利采场支巷充填采煤方法，步骤如下：

a、在采煤工作面的端头从集中运输平巷6向回风平巷3方向倾斜掘进一条连通回风平 巷3的运输主巷1，运输主巷1连通回风平巷3的出口位于采煤工作面的中部；所述的运输 主巷1宽度为5～6m；采场支巷2的宽度≥3.3m，长度为5～150m；工作面所需的设备由轨道 平巷7运输；

b、根据开采区域的围岩地质状况，对运输主巷1左右两侧的煤体按条带开采划分为成直 角相对的多个采场支巷2；

c、将多个成直角相对的多个采场支巷2划分为多个开采阶段，先对首个开采阶段的首个 采场支巷2进行开采，即从回风平巷3一侧的运输主巷1向左侧方向的第一条横向采场支巷 a₁进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷a₁进行充填，再向运输主巷1右侧方向的 第一条纵向采场支巷a₂进行开采，开采完毕后紧接着对该纵向采场支巷a₂进行充填；

d、依次对下一个开采阶段的首个采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的下 一个开采阶段的第一条横向采场支巷a₃进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷进行 充填，再向运输主巷右侧方向的下一个开采阶段的第一条纵向采场支巷a₄进行开采，开采完 毕后紧接着对采场支巷进行充填，直至完成划分的所有开采阶段的所有第一条采场支巷a_i的 开采与充填；

e、对首个开采阶段的第二个采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的首个开 采阶段的第二条横向采场支巷b₁紧靠已充填的采场支巷）进行开采，开采完毕后紧接着对该 横向采场支巷b₁进行充填，再向运输主巷1右侧方向的首个开采阶段的第二条纵向采场支巷 b₂紧靠已充填的采场支巷8进行开采，开采完毕后紧接着对该采场支巷b₂进行充填；

f、依次对下一个开采阶段的第二条采场支巷2紧靠已充填的采场支巷8进行开采，即从 运输主巷1向左侧方向的下一个开采阶段的第二条横向采场支巷b₃进行开采，开采完毕后紧 接着对该横向采场支巷b₃进行充填，再向运输主巷右侧方向的下一个开采阶段的第二条纵向 采场支巷b₄进行开采，开采完毕后紧接着对采场支巷b₄进行充填，直至完成划分的所有开采 阶段的第二条采场支巷b_i的开采与充填；

g、周而复始，依次对下一个开采阶段的下一条采场支巷2紧靠已充填的采场支巷8进行 开采，即从运输主巷1向左侧方向的下一个开采阶段的下一条横向采场支巷2进行开采，开 采完毕后紧接着对该横向采场支巷2进行充填，再向运输主巷1右侧方向的下一个开采阶段 的下一条纵向采场支巷2进行开采，开采完毕后紧接着对采场支巷2进行充填，直至完成划 分的所有开采阶段内的所有采场支巷2的开采与充填，最终只剩下集中运输平巷6的保护煤 柱5，整个工作面被充填墙体4所完全充填、支撑，实现无煤柱开采。

如图1所示，将多个成直角相对的多个采场支巷2划分为四个开采阶段为例，具体步骤 如下:

1、在采煤工作面的端头从集中运输平巷6向回风平巷3方向倾斜掘进一条连通回风平 巷3的运输主巷1，运输主巷1连通回风平巷3的出口位于采煤工作面的中部；所述的运输 主巷1宽度为5～6m；采场支巷2的宽度≥3.3m，长度为5～150m；工作面所需的设备由轨道 平巷7运输；

2、对运输主巷1左右两侧的煤体按条带开采划分为成直角相对的多个采场支巷2；

3、将多个成直角相对的多个采场支巷2划分为四个开采阶段，先对首个开采阶段的首个 采场支巷2进行开采，即从回风平巷3一侧的运输主巷1向左侧方向的第一条横向采场支巷 a₁进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷a₁进行充填，再向运输主巷1右侧方向的 第一条纵向采场支巷a₂进行开采，开采完毕后紧接着对该纵向采场支巷a₂进行充填；

4、紧接着对第二个开采阶段的首个采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的 第二个开采阶段的第一条横向采场支巷a₃进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷a₃进行充填，再向运输主巷右侧方向的第二个开采阶段的第一条纵向采场支巷a₄进行开采，开 采完毕后紧接着对该纵向采场支巷a₄进行充填；

5、接着对第三个开采阶段的首个采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的第 三个开采阶段的第一条横向采场支巷a₅进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷a₅进行充填，再向运输主巷右侧方向的第三个开采阶段的第一条纵向采场支巷a₆进行开采，开 采完毕后紧接着对该纵向采场支巷a₆进行充填；

6、对第四个开采阶段的首个采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的第四个 开采阶段的第一条横向采场支巷a₇进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷a₇进行充 填，再向运输主巷右侧方向的第四个开采阶段的第一条纵向采场支巷a₈进行开采，开采完毕 后紧接着对该纵向采场支巷a₈进行充填；

7、至此，所有开采阶段的第一条采场支巷2全部开采、充填完毕，所有开采阶段的第一 条采场支巷的开采顺序如图1所示；

8、对首个开采阶段的第二条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的首个开 采阶段的第二条横向采场支巷b₁进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷b₁进行充填， 再向运输主巷1右侧方向的首个开采阶段的第二条纵向采场支巷b₂进行开采，开采完毕后紧 接着对该采场支巷b₂进行充填；

9、对第二个开采阶段的第二条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的第二 个开采阶段的第二条横向采场支巷b₃进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷b₃进行 充填，再向运输主巷右侧方向的第二个开采阶段的第二条纵向采场支巷b₄进行开采，开采完 毕后紧接着对采场支巷b₄进行充填；

10、对第三个开采阶段的第二条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的第 三个开采阶段的第二条横向采场支巷b₅进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷b₅进行充填，再向运输主巷右侧方向的第三个开采阶段的第二条纵向采场支巷b₆进行开采，开 采完毕后紧接着对采场支巷b₆进行充填；

11、对第四个开采阶段的第二条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的第 四个开采阶段的第二条横向采场支巷b₇进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷b₇进行充填，再向运输主巷右侧方向的第四个开采阶段的第二条纵向采场支巷b₈进行开采，开 采完毕后紧接着对采场支巷b₈进行充填；

12、至此，所有开采阶段的第二条采场支巷2全部开采、充填完毕，所有开采阶段的第 二条采场支巷的开采顺序如图2所示；

13、对首个开采阶段的第三条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的首个 开采阶段的第三条横向采场支巷c₁进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷c₁进行充 填，再向运输主巷1右侧方向的首个开采阶段的第三条纵向采场支巷c₂进行开采，开采完毕 后紧接着对该采场支巷c₂进行充填；

14、接着对第二个开采阶段的第三条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第二个开采阶段的第三条横向采场支巷c₃进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 c₃进行充填，再向运输主巷右侧方向的第二个开采阶段的第三条纵向采场支巷c₄进行开采， 开采完毕后紧接着对采场支巷c₄进行充填；

15、然后对第三个开采阶段的第三条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第三个开采阶段的第三条横向采场支巷c₅进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 c₅进行充填，再向运输主巷右侧方向的第三个开采阶段的第三条纵向采场支巷c₆进行开采， 开采完毕后紧接着对采场支巷c₆进行充填；

16、然后对第四个开采阶段的第三条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第四个开采阶段的第三条横向采场支巷c₇进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 c₇进行充填；

17、至此，所有开采阶段的第三条采场支巷2全部开采、充填完毕，所有开采阶段的第 三条采场支巷的开采顺序如图3所示；

18、对首个开采阶段的第四条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向的首个 开采阶段的第四条横向采场支巷d₁进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷d₁进行充 填，再向运输主巷1右侧方向的首个开采阶段的第四条纵向采场支巷d₂进行开采，开采完毕 后紧接着对该采场支巷d₂进行充填；

19、接着对第二个开采阶段的第四条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第二个开采阶段的第四条横向采场支巷d₃进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 d₃进行充填，再向运输主巷右侧方向的第二个开采阶段的第四条纵向采场支巷d₄进行开采， 开采完毕后紧接着对采场支巷d₄进行充填；

20、然后对第三个开采阶段的第四条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第三个开采阶段的第四条横向采场支巷d₅进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 d₅进行充填，再向运输主巷右侧方向的第三个开采阶段的第四条纵向采场支巷d₆进行开采， 开采完毕后紧接着对采场支巷d₆进行充填；

21、然后对第四个开采阶段的第四条采场支巷2进行开采，即从运输主巷1向左侧方向 的第四个开采阶段的第三条横向采场支巷d₇进行开采，开采完毕后紧接着对该横向采场支巷 d₇进行充填；

22、至此，所有开采阶段的第四条采场支巷2全部开采、充填完毕，所有开采阶段的第 四条采场支巷的开采顺序如图4所示；

23、完成划分的所有开采阶段内的所有采场支巷的开采与充填后，对运输主巷1进行充 填，整个工作面被充填墙体4所完全充填、支撑，如图5所示。