專利名稱：煤礦氣體充填開(kāi)采方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦氣體充填開(kāi)采方法，尤其適用于煤礦開(kāi)采、煤層傾角小的開(kāi)采工作面采空區(qū)氣體充填。
背景技術(shù)：
充填開(kāi)采技術(shù)對(duì)解放“三下”壓煤有重要意義，因此一些煤礦、科研和設(shè)計(jì)單位一直對(duì)其進(jìn)行研究探索。由于實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)機(jī)械化回采和充填，充填開(kāi)采已從一種低產(chǎn)、低效采礦法發(fā)展成為一種高產(chǎn)、高效采礦法。目前我國(guó)煤礦充填開(kāi)采主要采用膠結(jié)充填、矸石充填、膏體充填和高水材料充填等充填工藝。這些充填工藝都取得了較好的充填效果，對(duì)解決“三下”壓煤?jiǎn)栴}、控制了地表移動(dòng)變形起到的一定作用。但是目前的充填方法都存在充填材料來(lái)源困難、充填管線要求大或需大功率泵送設(shè)備、充填材料輸送成本高和充填能力過(guò)小等弊端，限制了充填開(kāi)采技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種方法簡(jiǎn)單、易操作、成本低、充填能力大的煤礦氣體充填開(kāi)采方法。本發(fā)明的煤礦氣體充填開(kāi)采方法，包括如下步驟
a.在地面副井附近設(shè)置氣體增壓房，在氣體增壓房?jī)?nèi)安置地面氣體增壓泵和裝有 0. 8 IMpa高壓氣體的高壓儲(chǔ)氣罐；
b.在井下采煤工作面前方5 20m的采區(qū)運(yùn)輸平巷內(nèi)布置與地面高壓儲(chǔ)氣罐管路相連的井下氣體增壓泵；
c.當(dāng)采煤工作面推進(jìn)距離開(kāi)切眼5 8m時(shí)，在采煤工作面后方的采空區(qū)內(nèi)布設(shè)一排高度與采煤高度相同的圓柱體橡膠氣囊，圓柱體橡膠氣囊的直徑與其高度的比值為0. 4 0. 6 ；
d.通過(guò)井下氣體增壓泵經(jīng)管路對(duì)布設(shè)在采空區(qū)內(nèi)的圓柱體橡膠氣囊充氣，直至接頂；
e.當(dāng)井下氣體增壓泵的壓力表顯示壓力達(dá)原巖應(yīng)力時(shí)，停止充氣，對(duì)圓柱體橡膠氣囊封口 ；
f.隨著采煤工作面向前推進(jìn)一個(gè)步距，在采煤工作面后方的采空區(qū)內(nèi)繼續(xù)布設(shè)一排圓柱體橡膠氣囊；
g.重復(fù)步驟d、e、f，不斷進(jìn)行下一排圓柱體橡膠氣囊的充氣，直至完成整個(gè)采空區(qū)內(nèi)的氣體充填支護(hù)。所述的原巖應(yīng)力=采深X上覆巖層體積力；所述對(duì)圓柱體橡膠氣囊充氣為空氣或氮?dú)?。有益效?br> 1)利用氣體作為充填材料，來(lái)源廣泛，極大的降低了充填材料的成本，為煤礦井下提供了一種新的充填方法。
2)由于氣體作為充填材料，充填系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，只需在礦井主要巷道中鋪設(shè)氣體管道，充填氣體邊可以在管道中高速輸送，不僅解決了傳統(tǒng)充填材料輸送困難、無(wú)法管道運(yùn)輸或管道容易堵塞等問(wèn)題，簡(jiǎn)單的材料運(yùn)輸通道更簡(jiǎn)化了充填工序，便于井下現(xiàn)場(chǎng)操作。3)充填能力大，高速流通的氣體從地表輸送到井下所需的時(shí)間很短，同時(shí)沖入到封裝容器內(nèi)形成充填體即能達(dá)到頂板支護(hù)要求，而且能夠主動(dòng)支護(hù)。4)符合綠色開(kāi)采的政策，氣體充填減緩了地表的下沉，提高煤炭回采率，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。例如用二氧化碳或煤層氣作為充填材料，可減少二氧化碳的排放，對(duì)減慢溫室效應(yīng)有一定作用，也可以把煤層氣作為一種資源加以利用。


圖1是本發(fā)明的煤礦氣體充填開(kāi)采方法平面示意圖。圖中1-采煤工作面，2 —圓柱體橡膠氣囊，3 —采區(qū)運(yùn)輸平巷，4 一氣體增壓泵， 5 一采空區(qū)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述
本發(fā)明的煤礦氣體充填開(kāi)采方法，首先在地面副井附近設(shè)置氣體增壓房，在氣體增壓房?jī)?nèi)安置地面氣體增壓泵和裝有0. 8 IMpa高壓氣體的高壓儲(chǔ)氣罐；然后在井下采煤工作面1前方5 20m的采區(qū)運(yùn)輸平巷3內(nèi)布置與地面高壓儲(chǔ)氣罐管路相連的井下氣體增壓泵 4 ；當(dāng)采煤工作面1推進(jìn)距離開(kāi)切眼5 8m時(shí)，在采煤工作面1后方的采空區(qū)5內(nèi)布設(shè)一排與采煤高度相同的圓柱體橡膠氣囊2，圓柱體橡膠氣囊2的直徑與其高度的比值為0. 4 0. 6 ；通過(guò)井下氣體增壓泵4經(jīng)管路對(duì)布設(shè)在采空區(qū)5內(nèi)的圓柱體橡膠氣囊2充氣，直至接頂，對(duì)圓柱體橡膠氣囊2充氣為空氣或氮?dú)猓划?dāng)井下氣體增壓泵4的壓力表顯示壓力達(dá)原巖應(yīng)力時(shí)，停止充氣，對(duì)圓柱體橡膠氣囊2封口，完成一排圓柱體橡膠氣囊2的充氣，原巖應(yīng)力 =采深X上覆巖層體積力；隨著采煤工作面1的不斷向前推進(jìn)，每向前推進(jìn)一個(gè)步距，在之前充氣完成的一排圓柱體橡膠氣囊2之后繼續(xù)布設(shè)一排圓柱體橡膠氣囊2，并逐排充氣，直至完成整個(gè)采空區(qū)5內(nèi)的氣體充填支護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種煤礦氣體充填開(kāi)采方法，其特征在于包括如下步驟a.在地面副井附近設(shè)置氣體增壓房，在氣體增壓房?jī)?nèi)安置地面氣體增壓泵和裝有 0. 8 IMpa高壓氣體的高壓儲(chǔ)氣罐；b.在井下采煤工作面(1)前方5 20m的采區(qū)運(yùn)輸平巷(3)內(nèi)布置與地面高壓儲(chǔ)氣罐管路相連的井下氣體增壓泵(4)；c.當(dāng)采煤工作面(1)推進(jìn)距離開(kāi)切眼5 8m時(shí)，在采煤工作面(1)后方的采空區(qū)(5) 內(nèi)布設(shè)一排高度與采煤高度相同的圓柱體橡膠氣囊(2)，圓柱體橡膠氣囊(2)的直徑與其高度的比值為0.4 0.6;d.通過(guò)井下氣體增壓泵(4)經(jīng)管路對(duì)布設(shè)在采空區(qū)(5)內(nèi)的圓柱體橡膠氣囊(2)充氣，直至接頂；e.當(dāng)井下氣體增壓泵(4)的壓力表顯示壓力達(dá)原巖應(yīng)力時(shí)，停止充氣，對(duì)圓柱體橡膠氣囊(2)封口，完成一個(gè)圓柱體橡膠氣囊(2)的充氣；f.隨著采煤工作面(1)向前推進(jìn)一個(gè)步距，在采煤工作面(1)后方的采空區(qū)(5)內(nèi)繼續(xù)布設(shè)一排圓柱體橡膠氣囊(2)；g.重復(fù)步驟d、e、f，不斷進(jìn)行下一排圓柱體橡膠氣囊(2)的充氣，直至完成整個(gè)采空區(qū)(5)內(nèi)的氣體充填支護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦氣體充填開(kāi)采方法，其特征在于所述的原巖應(yīng)力=采深X上覆巖層體積力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦氣體充填開(kāi)采方法，其特征在于所述對(duì)圓柱體橡膠氣囊(2)充氣為空氣或氮?dú)狻?br> 全文摘要
一種煤礦氣體充填開(kāi)采方法，首先在地面設(shè)置氣體增壓房，然后在井下采煤工作面前方的采區(qū)運(yùn)輸平巷內(nèi)布置與地面高壓儲(chǔ)氣罐管路相連的井下氣體增壓泵；當(dāng)采煤工作面推進(jìn)距離開(kāi)切眼5～8m時(shí)，在采煤工作面后方的采空區(qū)內(nèi)布設(shè)一排圓柱體橡膠氣囊；對(duì)圓柱體橡膠氣囊充氣，直至接頂；對(duì)圓柱體橡膠氣囊封口，完成一個(gè)圓柱體橡膠氣囊的充氣；隨著采煤工作面的不斷向前推進(jìn)，每向前推進(jìn)一個(gè)步距，在之前充氣完成的一排圓柱體橡膠氣囊之后繼續(xù)布設(shè)一排圓柱體橡膠氣囊，并逐排充氣，直至完成整個(gè)采空區(qū)內(nèi)的氣體充填支護(hù)。其充填方法簡(jiǎn)單、充氣速度快、成本低、充填能力大，便于井下現(xiàn)場(chǎng)操作。
文檔編號(hào)E21F15/08GK102155225SQ20111005795
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者張超, 彭小亞, 許家林, 路軍 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)