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申请/专利权人：内蒙古晨德建设工程有限公司

摘要：本发明公开了一种厚及特厚煤层下向分层充填采煤的工艺方法，涉及采矿技术领域，具体为一种厚及特厚煤层下向分层充填采煤的工艺方法，包括采区分层开拓布置，充填开采工作面布置，自主研发的胶凝材料和膏体充填配方，工作面循环和采充平行作业，工作面装备和回采支护工艺方法，预埋锚网索胶结钢筋混凝土再生顶板工艺方法，充填挡墙构建，充填管路布置，充填作业。该厚及特厚煤层下向分层充填采煤的工艺方法可以实现矿井灾害的防治，杜绝采空区瓦斯涌出、突水、积水和煤层自燃、矿震、顶板冒落、地表塌陷等灾害，特别适合厚及特厚煤层煤层的“三下一上”压煤、大巷遗留煤柱压煤、边角区压煤等安全高效环保开采，是十分理想的煤柱开采方法。

主权项：1.一种厚及特厚煤层下向分层充填采煤的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采区分层开拓布置：对厚及特厚煤层工作面进行下向分层充填开采的工作面，自上而下进行分层充填开采开拓布置，自上而下顺序进行分层充填开采，直至充填开采完毕整个煤层；步骤二：充填开采工作面布置：工作面分层划分为奇数分层和偶数分层，每个分层工作面由工作面运输兼进风顺槽、工作面边界回风联络巷、工作面回风兼充填管路铺设顺槽、工作面辅助运输联络巷形成完整的工作面通风、运输、充填系统，顺槽一般沿走向或伪斜布置，回采条带沿倾向或伪斜布置，运输顺槽布置在较低水平，回风顺槽布置在较高水平；步骤三：进行自主研发胶凝材料和膏体充填配方：充填根据充填所用固废物骨料的物理化学性质及其水化硬化反应机理，通过自主研发和进行配方优化，研发适合的胶凝材料及添加剂，优化选用低成本的膏体胶结充填配方；步骤四：工作面循环和采充平行作业：工作面内的开采充填采用短壁机械化循环间隔条带开采和跟进循环充填，依据开采条带围岩条件设计选择适合的循环条带宽度和高度，断面为矩形断面，开采和充填实现平行作业，每条条带均自运输顺槽开始拉门口向回风顺槽方向开采条带，每条条带均等宽等高布置并与工作面边界回风联络巷平行，开采完一条条带后，回采装备全部转移至另外一个条带开采位置进行回采条带作业，已开采完的条带交由充填工区进行充填作业，实现条带开采与充填平行作业，互不影响：步骤五：进行工作面装备和回采支护工作：条带短壁机械化开采装备采用掘锚机连采机或掘进机+锚杆机+条带刮板输送机或皮带机+运输顺槽皮带机或刮板机，把截割落煤转运到煤仓，及时跟进锚网索支护；步骤六：预埋锚网索胶结钢筋混凝土再生顶板工艺方法：第一、第三、第五等奇数分层锚索均预留接长段，待充填本分层充填前将所有本分层锚索用钢丝绳卡扣连接预埋锚索，接长锚索延至条带巷道底板，在贴近底板拖挂钢筋网，底板钢筋网下用钢带或钢筋梯子梁将每排锚索连接一起，每片底板钢筋网对接茬采用8号铁线绑扎牢固，胶结充填后形成再生顶板，并且是钢筋混凝土顶板，当其中的充填体28天龄期强度需要达到3Mpa及以上时，再通过胶结体和其内的锚网索及连接钢带，在充填体内形成了一个钢筋混凝土结构条带，再开采开采下部的第二分层无需进行顶板支护，只需进行帮锚网支护，即采用此方法后，下向分层的第一、第三、第五等奇数分层顶板需要锚网索支护并接长锚索拖挂底网，第二、第四、第六等偶数分层均无需进行顶板支护：步骤七：充填挡墙构建：对坡度达到3°的条带，只在顺槽拉门口处构建充填挡墙，0-3°的需要自运输顺槽拉门口向回风顺槽方向逐次分段构建逐次分段充填：步骤八：充填管路布置：管路布置路径为：地面充填料浆集料斗出口或膏体充填泵管阀出口→地面高压管路→井筒或钻孔敷设高压管路→井下干线高压管路沿巷道布置→工作面支线高压管路沿充填开采工作面回风顺槽→条带充填阀门→条带充填移动膏体管路→工作面条带充填移动高压管路。需要根据采充条带的顶底板标高变化剖面图，在条带内布置充填管路和排气管路，并进行管路吊挂连接；在采充条带密闭墙外侧安装管路控制阀门；步骤九：充填作业：在地面建设破碎充填站，将各种可用于充填的废弃物作为胶结充填料浆的骨料，加入自主研发的胶凝材料，再加水搅拌成为膏体胶结料浆，利用势能自流或膏体充填泵加压泵送，通过高压管路输送到井下回采完的充填空区。在回采完的条带挡墙构建完毕后对相邻两个挡墙之间的每段条带空区进行胶结料浆充填，充填后在奇数分层条带形成一定强度的预埋锚网索的类似钢筋混凝土结构条带，再开采下部的第二、第四、第六等偶数分层时，无需进行顶板支护，只需进行帮锚网支护：步骤十：上下分层条带走向布置角度：奇数分层的工作面回采条带巷道走向与偶数分层的回采条带巷道走向需要保持一定的夹角，使上分层顶板与下分层煤岩帮形成剪切梁结构，或者上下分层条带错半巷宽布置，有利于支护和控制围岩变形：步骤十一：所有锚网索均在顶板，每个分层煤岩体中没有锚网索等支护材料，均是原煤岩实体，回采截割落煤时煤岩体内没有锚网索等坚硬异物，与上向分层开采需要截割煤岩体中的锚网索相对比，该工艺方法方法的安全性更高；步骤十二：上一分层工作面充填开采时，采用锚网索支护，顶板沉降等围岩变形微小，通过采取充满接顶的技术措施，实现了开采条带空区的充填体充满接顶，且充填体达到预期强度后，再布置充填开采下一分层工作面，直至完成整个厚及特厚煤层采煤工作面的煤炭开采和充填。

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