一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法

摘要

本发明公开了一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法，具体步骤为:S1：采用连续采煤机沿着煤层底板向露天矿边界方向开凿主平硐；S2：在主平硐两侧位置向其斜前方向开始掘进二级平硐，二级平硐与主平硐内的多组自移式带式输送机相互搭接；S3：遥控连续采煤机负责采煤，自移式带式输送机将采掘的煤炭运输至主平硐外；S4：一条二级平硐采掘停止后，将其内的连续采煤机和自移式带式输送机撤出，以后依次类推布置后续的二级平硐；S5：填充二级平硐，同时填充主平硐的采空区；S6：循环上述工程。本发明采用枝状平硐布置方式实现端帮采煤，提高出煤量的同时充分利用留煤柱和充填体保持顶板稳定，降低施工和设备移设的难度和成本。

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法，属于大型露天矿煤炭开采领域。

背景技术

露天开采作为我国煤炭开采的一种重要方式，因其机械化程度和集中化程度高，便于实现现代化管理，其产量已经超过全国煤炭年总产量的20%。尤其是我国西北地区的特大型露天煤矿，其主采煤层厚度达到10m以上甚至是100m，其年产量更是达到了普通井工煤矿生产能力的3-100倍。但是在大型露天煤矿开采过程中，端帮压煤的回收一直是影响露天矿煤炭开采率的重要原因，尤其是大型露天煤矿中夹杂的端帮薄煤层（3.5m以下），因开采方法欠缺、开采周期长、成本高、效率低、对露天矿正常生产的影响大等原因导致其开采回收长期不受重视，一般不再进行开采，由此造成了煤炭资源的极大浪费。

为了解决上述问题，在不影响露天煤矿正常生产接续的情况下对端帮煤进行经济性开采回收，本发明提出一种利用露天矿采场空间和矿井连续采煤设备进行端帮煤开采的方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法，主要是解决现阶段大型露天煤矿开采时端帮压煤的开采效率低下和安全性差等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法，包括主平硐开拓及采运设备布置、二级平硐布置、煤炭采运、设备移设、采后填充和封堵主平硐等环节，具体如下：

S1：将露天矿端帮压煤沿着露天矿推进方向每隔80-100m划分为若干回收采区，在露天矿工作帮开采过程中遇到端帮薄煤层时，待端帮薄煤层初次暴露宽度达到5m后，从露天矿端帮露煤位置开始，采用遥控的连续采煤机沿着煤层底板向露天矿边界方向开凿主平硐，主平硐切面为半圆拱形，半径与被开采的薄煤层平均厚度相同，在主平硐内布置底部增加移动式履带的带式输送机，即自移式带式输送机，主平硐掘进过程中采出的原煤由自移式带式输送机运出至主平硐外；

S2：主平硐掘进至距离露天矿边界40m时，停止掘进，接着继续在主平硐两侧位置向其斜前方向开始掘进二级平硐，二级平硐与主平硐大小及形状相同，当二级平硐掘进至露天矿边界时或者掘进至回收采区边界时停止施工；

位于主平硐两侧且成倾斜角度的二级平硐，其洞口在主平硐两侧交替布置，各二级平硐的洞口中心间距为10-25m，且随着主平硐沿掘进方向的推进，二级平硐洞口之间的间距逐渐变小，即二级平硐开采的越来越密；每个二级平硐内独立布置一套连续采煤机及自移式带式输送机，二级平硐与主平硐内的多组自移式带式输送机相互搭接；

S3：遥控的连续采煤机负责采煤，二级平硐内的自移式带式输送机将采掘的煤炭运输至主平硐内的自移式带式输送机，并由其运到主平硐外；

S4：一条二级平硐采掘结束后，将其内的连续采煤机和自移式带式输送机撤出，在第一条二级平硐洞口靠近主平硐洞口一侧布置下一条二级平硐；在主平硐的两侧，左右交替布置二级平硐，以后依此类推布置后续的二级平硐；每一条二级平硐结束开采后，主平硐内的自移式带式输送机的机尾收缩，缩短整机长度；

S5：完成主平硐掘进后在其中布置水砂输送系统，待每一条二级平硐采掘完毕，且将连续采煤机和自移式带式输送机撤出后，水砂输送系统将水砂输送至该二级平硐，实现对此二级平硐的填充，水砂中的水分顺着二级平硐倒流汇总至主平硐，并由主平硐内的抽水系统抽出；同时填充该阶段的主平硐采空区，主平硐每填充40-50m，设置一堵密闭墙，保证填充物料将采空区填充密实从而对回采硐顶板起到有效支撑作用，同时将填充后的采空区与正在开采作业的区域彻底分割，增强作业安全性；各条二级平硐交替布置，形成枝状二级平硐布置形式，实现对端帮煤炭的倒退式开采，各条二级平硐之间的留煤柱不再进行开采，用于保持稳定；

S6：露天矿排土平台推进至主平硐洞口时，主平硐内的自移式带式输送机不再依靠机尾收缩减少长度，而是直接使用底部履带车将带式输送机整体逐步退出主平硐；自移式带式输送机整体完全退出主平硐后，标志该回收采区的端帮压煤采掘完成，接着采用混凝土墙封堵主平硐的洞口，并迅速推进露天矿排土平台，采用露天矿剥离物对该段采空区进行加强覆盖以确保露天矿端帮边坡稳定；循环上述工程，再开采与第一采区相邻的第二采区和第三采区等，顺序依次实现对端帮薄煤层的连续回收。

更进一步的，步骤S1中主平硐在掘进方向沿着煤层底板向下倾斜1-3°。

更进一步的，步骤S2中二级平硐沿着掘进方向，设置为向上倾斜1-3°。

更进一步的，步骤S2中的二级平硐与主平硐的夹角设置为45°-60°。

本发明的有益效果为：一是采用枝状平硐布置方式实现端帮采煤，提高出煤量的同时充分利用留煤柱和充填体保持顶板稳定性，保证生产作业安全。二是倒退式采煤可以实现随采随填充，进一步提高采煤工作区域的稳定性。三是施工及设备移设与露天矿采场和排土场工作相接续，不影响露天矿正常生产同时，充分利用现有条件降低施工和设备移设的难度，降低工程成本，并且以掘进的方式回收煤炭资源，充分利用煤层及顶板岩层强度实现自稳定，无需支护。

附图说明

图1是露天矿采场俯视图；

图2是端帮薄煤层剖面图；

图3是露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法布置图；

图4是枝状硐采方法局部放大图。

图中，1-端帮薄煤层，2-露天矿工作帮，3-露天矿端帮，4-露天矿边界，5-主平硐，6-连续采煤机，7-自移式带式输送机，8-二级平硐，9-水砂输送系统，10-露天矿排土平台，11-留煤柱，12.1-第一采区，12.2-第二采区，12.3-第三采区，13-回收采区边界。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，一种露天矿端帮薄煤层枝状倒退式硐采方法，包括主平硐5开拓及采运设备布置、二级平硐8布置、煤炭采运、设备移设、采后填充和封堵主平硐5等环节，具体如下：

S1：将露天矿端帮压煤沿着露天矿推进方向每隔80-100m划分为若干回收采区，在露天矿工作帮2开采过程中遇到端帮薄煤层1时，待端帮薄煤层1初次暴露宽度达到5m后，从露天矿端帮3露煤位置开始，采用遥控的连续采煤机6沿着煤层底板向露天矿边界方向开凿主平硐5，主平硐5切面为半圆拱形，半径与被开采的薄煤层平均厚度相同。主平硐5在掘进方向沿着煤层底板向下倾斜1-3°，向下倾斜可以使得水砂利用其重力流动，防止回流倒灌。在主平硐5内布置底部增加移动式履带的带式输送机，即自移式带式输送机7，主平硐掘进过程中采出的原煤由自移式带式输送机7运出至主平硐5外；

S2：主平硐5掘进至距离露天矿边界40m时，停止掘进，接着继续在主平硐5两侧位置向其斜前方向开始掘进二级平硐8，二级平硐8与主平硐5大小及形状相同，当二级平硐8掘进至露天矿边界时或者掘进至回收采区边界13时停止施工。二级平硐（8）沿着掘进方向，设置为向上倾斜1-3°，水砂中的水可实现自留流至主平硐，方便收集抽出。

位于主平硐5两侧且成倾斜角度的二级平硐8，其洞口在主平硐5两侧交替布置，各二级平硐8的洞口中心间距为10-25m，且随着主平硐沿掘进方向的推进，二级平硐8洞口之间的间距逐渐变小，即二级平硐8开采的越来越密；每个二级平硐8内独立布置一套连续采煤机6及自移式带式输送机7，二级平硐8与主平硐5内的多组自移式带式输送机7相互搭接，并且二级平硐8与主平硐5的夹角设置为45°-60°。夹角度数过小，容易在主平硐5和二级平硐8相接的地方产生应力集中，损伤整体的结构稳定性；夹角过大则会缩小二级平硐8的长度，影响采煤效率，并造成采硐内设备布置和回转困难。

S3：遥控的连续采煤机6负责采煤，二级平硐8内的自移式带式输送机7将采掘的煤炭运输至主平硐5内的自移式带式输送机7，并由其运到主平硐5外；

S4：一条二级平硐8采掘结束后，将其内的连续采煤机6和自移式带式输送机7撤出，在第一条二级平硐8洞口靠近主平硐5洞口一侧布置下一条二级平硐8；在主平硐5的两侧，左右交替布置二级平硐8，以后依此类推布置后续的二级平硐8；每一条二级平硐8结束开采后，主平硐5内的自移式带式输送机7的机尾收缩，缩短整机长度；

S5：完成主平硐5掘进后在其中布置水砂输送系统9，待每一条二级平硐8采掘完毕，且将连续采煤机6和自移式带式输送机7撤出后，水砂输送系统9将水砂输送至该二级平硐8，实现对此二级平硐8的填充，水砂中的水分顺着二级平硐9倒流汇总至主平硐5，并由主平硐5内的抽水系统抽出；同时填充该阶段的主平硐5采空区，主平硐5每填充40-50m，设置一堵密闭墙，保证填充物料将采空区填充密实从而对回采硐顶板起到有效支撑作用，同时将填充后的采空区与正在开采作业的区域彻底分割，增强作业安全性；各条二级平硐8交替布置，形成枝状二级平硐8布置形式，实现对端帮煤炭的倒退式开采，各条二级平硐8之间的留煤柱11不再进行开采，用于保持稳定；

S6：露天矿排土平台10推进至主平硐5洞口时，主平硐5内的自移式带式输送机7不再依靠机尾收缩减少长度，而是直接使用底部履带车将带式输送机整体逐步退出主平硐5；自移式带式输送机7整体完全退出主平硐5后，标志该回收采区的端帮压煤采掘完成，接着采用混凝土墙封堵主平硐5的洞口，并迅速推进露天矿排土平台10，采用露天矿剥离物对该段采空区进行加强覆盖以确保露天矿端帮边坡稳定；循环上述工程，再开采与第一采区12.1相邻的第二采区12.2和第三采区12.3等，顺序依次实现对端帮薄煤层1的连续回收。