權(quán)利要求書(shū)： 1.一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：井下增設(shè)煤矸分選機(jī)構(gòu)和矸石儲(chǔ)備倉(cāng)；在頂煤平行于待開(kāi)采煤層布置一條或兩條充填巷，巷道以堅(jiān)硬巖層為頂板、以煤層為底板，頂板采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿支護(hù)；巷道內(nèi)平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)，其上沿巷道一側(cè)布置可伸縮膠帶輸送機(jī)；工作面采出的煤經(jīng)過(guò)井下分選，矸石運(yùn)往充填巷，隨著工作面的推進(jìn)采空區(qū)內(nèi)形成一條或兩條以矸石堆為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶；

所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，包括以下步驟：

步驟一：在布置工作面之前，收集相關(guān)資料，根據(jù)礦井上覆巖層分布情況、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造，確定采煤工作面的長(zhǎng)度、采高、頂煤冒放的高度；平行于待開(kāi)采煤層布置一條運(yùn)輸平巷和一條回風(fēng)平巷，井下需要設(shè)立煤矸分選機(jī)構(gòu)和矸石儲(chǔ)備倉(cāng)；

步驟二：基于頂板破斷理論結(jié)合工作面布置情況，預(yù)測(cè)頂板的破壞形式以及頂板的應(yīng)力集中區(qū)，確定充填巷的個(gè)數(shù)、位置和尺寸；

步驟三：在充填巷道開(kāi)挖過(guò)程中，為維護(hù)工作區(qū)域安全，采用錨桿進(jìn)行支護(hù)，充填巷開(kāi)挖完成后，在巷道平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)用于頂煤冒放時(shí)煤與矸石的隔離，在充填巷內(nèi)平行于底板靠近一側(cè)0.05?0.1m處布置可伸縮膠帶輸送機(jī)用于矸石充填物的運(yùn)輸；

步驟四：充填巷布置完成后，調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)與可伸縮膠帶輸送機(jī)的位置使矸石能順利地從刮板運(yùn)輸機(jī)再經(jīng)皮帶運(yùn)送至采空區(qū)；布置井下煤矸分選機(jī)構(gòu)、矸石儲(chǔ)備倉(cāng)、運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷以及充填巷的協(xié)調(diào)運(yùn)作，隨著采煤工作面的推進(jìn)，對(duì)步驟三中充填巷內(nèi)錨桿進(jìn)行部分回收，并隨著工作面的推進(jìn)依次循環(huán)回收；

步驟五：待工作面布置完成，設(shè)備協(xié)調(diào)好之后，采煤機(jī)開(kāi)始工作，煤矸混合物經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)送往煤矸分選機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)分選，煤炭經(jīng)過(guò)溜煤眼、運(yùn)輸平巷、采區(qū)上山、采區(qū)煤倉(cāng)、運(yùn)輸大巷、井底車(chē)場(chǎng)、主井一系列步驟運(yùn)到地面；矸石經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)往充填巷的可伸縮膠帶輸送機(jī)上，再送到采空區(qū)充填；多余矸石暫存在井下矸石儲(chǔ)備倉(cāng)；隨著工作面的推進(jìn)，頂煤冒落到刮板運(yùn)輸機(jī)上；

步驟六：隨著工作面推進(jìn)，采空區(qū)應(yīng)力集中區(qū)形成一條或兩條以矸石堆為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶，與頂板接觸后充填帶逐漸被壓實(shí)，隨著頂煤的冒放，充填巷隨采隨冒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：步驟一中若直接頂巖層不夠堅(jiān)硬且厚度較薄，基本頂為堅(jiān)硬巖層的情況下，可選擇基本頂為充填巷上覆巖層，直接頂在工作面推進(jìn)過(guò)程中隨頂煤冒放。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：在頂煤與直接頂之間布置平行于待開(kāi)采煤層的充填巷；單充填巷布置在工作面傾向長(zhǎng)度1/

2節(jié)點(diǎn)處，雙充填巷分別布置在距工作面兩邊邊界煤柱1/3節(jié)點(diǎn)處。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：根據(jù)采空區(qū)初次來(lái)壓步距D、周期來(lái)壓步距d確定矸石堆的位置；充填巷為雙充填巷時(shí)，矸石堆投放處為初次來(lái)壓步距、周期來(lái)壓步距的一半即D/2,d/2處；充填巷為單充填巷時(shí)，矸石堆投放處為來(lái)壓步距的兩個(gè)1/3節(jié)點(diǎn)處即d/3，D/3,2d/3，2D/3處。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：根據(jù)tanθ＝h/r確定矸石自然堆放高度，其中h為矸石自然堆放高度，單位：m，θ是指矸石自然休止角即矸石自然堆放時(shí)斜邊與底板所形成的夾角，r為矸石堆底部圓盤(pán)半徑，單位：m；

根據(jù)矸石自然堆放高度h，結(jié)合采空區(qū)矸石觸頂后的壓實(shí)量l，單位：m，確定最終有效充填高度H＝(f?k?l)；矸石自然堆放高度即為采空區(qū)底板到充填巷底板的距離的最大值為(f?k)，其中f為煤層高度，k為充填巷高度，取θ＝29?31°，再結(jié)合tanθ＝h/r，計(jì)算得到矸石堆底部圓盤(pán)半徑為r＝8.33?17.27m；

根據(jù)f＝8?12m特厚煤層礦井，采煤機(jī)采高2.5?3m，截深0.5?1m，頂煤冒放高度5.5?9m，布置工作面長(zhǎng)度150?200m，礦井工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度1000?2000m。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：步驟三中，采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿進(jìn)行支護(hù)，錨桿排距為0.6?1.5m，間距為0.6?1.5m；

并在步驟四中，對(duì)充填巷布置完成后對(duì)沿工作面走向10?40m內(nèi)的錨桿進(jìn)行回收。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：步驟三中，充填巷中運(yùn)輸矸石充填體的膠帶輸送機(jī)器平行于巷道底板且靠近一側(cè)0.05?

0.1m布置，皮帶長(zhǎng)度能調(diào)整，適應(yīng)采煤工作面持續(xù)推進(jìn)的要求。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：步驟四中，井下設(shè)有煤矸分選機(jī)構(gòu)，并設(shè)有矸石倉(cāng)，矸石不出井，充填所需矸石量很少時(shí)能實(shí)現(xiàn)井下自給。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，其特征在于：步驟六中，在煤層全部采出的前提下利用堆式充填代替全部充填；且當(dāng)煤質(zhì)較硬無(wú)法隨采隨冒，利用充填巷對(duì)頂煤打孔注水軟化或爆破致裂提高頂煤的采出率。

說(shuō)明書(shū)： 一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，屬于煤炭充填開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)[0002] 建筑物、鐵路下、水體下采煤，稱(chēng)為“三下”采煤，“三下”特厚煤層在我國(guó)分布廣泛，分層開(kāi)采、條帶開(kāi)采、放頂煤開(kāi)采為特厚煤層開(kāi)采常用的方法，煤炭采出后采空區(qū)自然垮落造成的地表沉陷勢(shì)必影響到地面建筑與設(shè)施，地下水位下降。為解決此類(lèi)問(wèn)題常采用部分開(kāi)采法和充填開(kāi)采法，其中部分開(kāi)采法與條帶開(kāi)采法一樣需要預(yù)留煤柱支撐上覆頂板，煤炭采出率低。充填開(kāi)采法可分為部分充填和全部充填，目前在特厚煤層的充填開(kāi)采中，常用分層充填的方法，此方法采用分層采煤全部充填，且每完成一層，需要制造人工假頂，為安全起見(jiàn)要等待數(shù)月才可開(kāi)采下一層，工作周期長(zhǎng)且比較繁瑣。煤矸石是煤礦開(kāi)采中排放的固體廢棄物，矸石處理不當(dāng)，需要占用大量土地堆放，還存在自然的危險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境危害巨大，且危害人類(lèi)安全，近年來(lái)我國(guó)在煤矸石的利用方面做了大量的工作，如利用煤矸石制磚；利用煤矸石發(fā)電；利用煤矸石自造水泥；利用煤矸石制造化工產(chǎn)品等，但目前看來(lái)，這些方法消耗矸石的數(shù)量較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于矸石的產(chǎn)出量，且多數(shù)企業(yè)由于資金、技術(shù)、管理及認(rèn)識(shí)等方面的原因，使煤矸石的綜合利用難以推廣，煤矸石問(wèn)題無(wú)法從根本上得到解決。因此急需一種新型的開(kāi)采方法。本發(fā)明提供一種一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法。[0003] 一般老頂?shù)膸r層厚2?4米，按照薄板的假設(shè)，將老頂假設(shè)為如圖一所示的情況，隨著板中部及邊界上的彎矩的增長(zhǎng)，老頂巖層達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，將形成斷裂。以四邊固支的板為例，彎矩的絕對(duì)值最大發(fā)生在長(zhǎng)邊的中心部位，因而首先將在此形成斷裂，如圖1(1)，而后在短邊的中央形成裂縫，如圖1(2)待四周裂縫貫通而呈o形后，板中應(yīng)的彎矩又達(dá)到最大值，超過(guò)強(qiáng)度極限而形成裂縫，最后形成x型破壞，如圖1(3)所示。此時(shí)在板的支撐邊四周形成上部張開(kāi)下部閉合的裂縫，而在x型破斷部分則形成上部閉合而下部張開(kāi)的裂縫。發(fā)明內(nèi)容[0004] 為了解決深部特厚煤層綜放開(kāi)采中，采空區(qū)部分充填和頂煤冒放問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法。[0005] 本發(fā)明與以往特厚煤層充填開(kāi)采和矸石充填技術(shù)相比，首次實(shí)現(xiàn)了井下采、充機(jī)械一體化平行作業(yè)，矸石井下自給，在滿(mǎn)足相應(yīng)的地表沉陷的要求下，不僅能有效防止上覆巖層垮落，抑制地表下沉，還能夠優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、節(jié)省成本、大大提高工作效率。[0006] 本發(fā)明提供了一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，井下增設(shè)煤矸分選機(jī)構(gòu)和矸石儲(chǔ)備倉(cāng)；在頂煤平行于待開(kāi)采煤層布置一條或兩條充填巷，巷道以堅(jiān)硬巖層為頂板、以煤層為底板，頂板采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿臨時(shí)支護(hù)；巷道內(nèi)平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)，其上沿巷道一側(cè)布置可伸縮膠帶輸送機(jī)；工作面采出的煤經(jīng)過(guò)井下分選，矸石運(yùn)往充填巷，隨著工作面的推進(jìn)采空區(qū)內(nèi)形成一條或兩條以矸石堆為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶。具體包括以下步驟：[0007] 步驟一：在布置工作面之前，收集相關(guān)資料，根據(jù)礦井上覆巖層分布情況、煤層厚度、地質(zhì)構(gòu)造，確定采煤工作面的長(zhǎng)度、采高、頂煤冒放的高度。[0008] 礦井直接頂為堅(jiān)硬巖層，平行于待開(kāi)采煤層布置一條運(yùn)輸平巷和一條回風(fēng)平巷，井下需要設(shè)立煤矸分選機(jī)構(gòu)和矸石儲(chǔ)備倉(cāng)。[0009] 步驟二：基于頂板破斷理論結(jié)合工作面布置情況，預(yù)測(cè)頂板的破壞形式以及頂板的應(yīng)力集中區(qū)，確定充填巷的個(gè)數(shù)、位置和尺寸。[0010] 單充填巷布置在工作面傾向1/2節(jié)點(diǎn)處，雙充填巷分別布置在距工作面邊界煤柱1/3節(jié)點(diǎn)處。在頂煤與直接頂之間布置平行于待開(kāi)采煤層的充填巷。

[0011] 根據(jù)tanθ＝h/r可以確定矸石自然堆放高度，其中h為矸石自然堆放高度，θ是指矸石自然休止角，即矸石自然堆放時(shí)斜邊與底板所形成的夾角r為矸石堆底部圓盤(pán)半徑；[0012] 根據(jù)矸石自然堆放高度h，結(jié)合采空區(qū)矸石觸頂后的壓實(shí)量l，可確定最終有效充填高度H＝(f?k?l)(單位：m)；矸石自然堆放高度即為采空區(qū)底板到充填巷底板的距離的最大值為(f?k)(單位：m)其中f為煤層高度，k為充填巷高度，一般取θ＝29?31°，再結(jié)合tanθ＝h/r，可計(jì)算得到矸石堆底部圓盤(pán)半徑為r＝8.33?17.27(單位：m)。[0013] 根據(jù)采空區(qū)初次來(lái)壓步距D、周期來(lái)壓步距d確定矸石堆的位置。充填巷為雙充填巷時(shí)，矸石堆投放處為初次來(lái)壓步距、周期來(lái)壓步距的一半即D/2,d/2處；充填巷為單充填巷時(shí)，矸石堆投放處為來(lái)壓步距的兩個(gè)1/3節(jié)點(diǎn)處即d/3，D/3,2d/3，2D/3處。[0014] 步驟二中，在確定充填巷位置以及寬度的時(shí)候，可根據(jù)理論滿(mǎn)足覆蓋上覆巖層應(yīng)力集中帶，也可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加寬充填巷，矸石充填的最大高度即矸石自然堆放高度的最大值為(f?k)(單位：m)，其中f為煤層高度，k為充填巷高度。頂板下沉接觸矸石后矸石堆被逐漸壓實(shí)，且底面半徑增大，最終充填高度為H＝(f?k?l)(單位：m)。[0015] 步驟三：在充填巷道開(kāi)挖過(guò)程中，為維護(hù)工作區(qū)域安全，一般采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿臨時(shí)支護(hù)，錨桿排距為0.6?1.5m，間距為0.6?1.5m。充填巷開(kāi)挖完成后，在巷道平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)用于頂煤冒放時(shí)煤與矸石的隔離，在充填巷內(nèi)布置可伸縮膠帶輸送機(jī)用于矸石充填物的運(yùn)輸。[0016] 步驟四：充填巷布置完成后，調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)與可伸縮膠帶輸送機(jī)的位置使矸石能順利地從刮板運(yùn)輸機(jī)再經(jīng)皮帶運(yùn)送至采空區(qū)；布置井下煤矸分選機(jī)構(gòu)、矸石儲(chǔ)備倉(cāng)、運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷以及充填巷的協(xié)調(diào)運(yùn)作，隨著采煤工作面的推進(jìn)，對(duì)充填巷布置完成后沿工作面走向10?40m內(nèi)的錨桿依次進(jìn)行回收。[0017] 步驟五：待工作面布置完成，設(shè)備協(xié)調(diào)好之后，采煤機(jī)開(kāi)始工作，煤矸混合物經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)送往煤矸分選機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)分選，煤炭經(jīng)過(guò)溜煤眼、運(yùn)輸平巷、采區(qū)上山、采區(qū)煤倉(cāng)、運(yùn)輸大巷、井底車(chē)場(chǎng)、主井一系列步驟運(yùn)到地面；矸石經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)往充填巷的可伸縮膠帶輸送機(jī)上，再送到采空區(qū)充填；多余矸石暫存在井下矸石儲(chǔ)備倉(cāng)；隨著工作面的推進(jìn)，頂煤冒落到刮板運(yùn)輸機(jī)上。[0018] 頂煤的垮落主要取決于煤層節(jié)理的發(fā)育程度和煤的厚度，煤質(zhì)較硬，煤層節(jié)理裂隙不太發(fā)育，這是造成頂煤難放的根本原因。在充填巷的作用下，頂煤可以順利冒落，可提高頂煤采出率，提高工作效率。[0019] 步驟六：隨著工作面推進(jìn)，采空區(qū)應(yīng)力集中區(qū)形成一條或兩條以矸石堆為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶，與頂板接觸后充填帶逐漸被壓實(shí)，隨著頂煤的冒放，充填巷隨采隨冒。[0020] 進(jìn)一步地，根據(jù)煤層厚度f(wàn)＝8?12m的特厚煤層礦井，采煤機(jī)采高2.5?3m，截深0.5?1m，頂煤冒放高度5.5?9m，布置工作面長(zhǎng)度150?200m，礦井工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度1000?

2000m。步驟一中若直接頂巖層不夠堅(jiān)硬且厚度較薄，基本頂為堅(jiān)硬巖層的情況下，可選擇基本頂為充填巷上覆巖層，直接頂在工作面推進(jìn)過(guò)程中隨頂煤冒放。

[0021] 進(jìn)一步地，步驟二中，單充填巷布置在工作面傾向1/2節(jié)點(diǎn)處，即距工作面邊界煤柱75?100m,巷道高d＝2.5?3m，寬3m。雙充填巷分別布置在距工作面兩邊邊界煤柱1/3節(jié)點(diǎn)處即50?67m，巷道高2.5?3m，寬2.8?3m。[0022] 步驟三中，充填巷中運(yùn)輸矸石充填體的膠帶輸送機(jī)平行于巷道底板且靠近一側(cè)0.05?0.1m布置，長(zhǎng)度可以自由調(diào)整，適應(yīng)采煤工作面持續(xù)推進(jìn)的要求。

[0023] 步驟四中井下設(shè)有煤矸分選機(jī)構(gòu)，并設(shè)有矸石倉(cāng)，矸石不出井充填所需矸石量很少可井下自給。[0024] 步驟六中，在煤層全部采出的前提下利用堆式充填代替全部充填。且當(dāng)煤質(zhì)較硬無(wú)法隨采隨冒，可利用充填巷對(duì)頂煤打孔注水軟化或爆破致裂提高頂煤的采出率。[0025] 本發(fā)明的有益效果：[0026] (1)充填巷的布置，一方面實(shí)現(xiàn)充填體的運(yùn)輸，另一方面可幫助頂煤的冒放，提高頂煤的采出率。且在頂煤較硬難以冒落時(shí)，可通過(guò)充填巷采用人工水壓致裂、爆破等手段保證頂煤的采出率。[0027] (2)煤矸分選系統(tǒng)，設(shè)立在井下，矸石被利用充填采空區(qū)，節(jié)省地面空間，改善煤矸石污染。[0028] (3)本方法首次實(shí)現(xiàn)特厚煤綜放開(kāi)采中采充一體化機(jī)械平行作業(yè)，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)工作效率大提高，充填巷同時(shí)提升了頂煤采出率，且充填為堆式充填節(jié)省人力物力財(cái)力，矸石可以井下自給，同時(shí)避免了礦井開(kāi)采造成的地表沉陷，對(duì)建筑河流的影響。附圖說(shuō)明[0029] 圖1為頂板板式破斷理論圖；[0030] 圖2為填充堆位置布置圖；[0031] 圖3為頂板破斷形式圖；[0032] 圖4為實(shí)施例1中雙充填巷道布置示意圖；[0033] 圖5為圖4中沿A?A線(xiàn)的剖面圖；[0034] 圖6為圖4中沿B?B線(xiàn)的剖面圖。[0035] 圖7為實(shí)施例2中單充填巷道布置示意圖；[0036] 圖8為圖7中沿C?C線(xiàn)的剖面圖；[0037] 圖中：1?地表，2?巖層，3?工作面邊界煤柱，4?堅(jiān)硬巖層，5?頂煤，6?運(yùn)輸平巷，7?采煤工作面，8?采空區(qū)，9?矸石堆，10?充填巷，11?可伸縮膠帶輸送機(jī)，12?金屬網(wǎng)，13?放頂煤液壓支架，14?刮板運(yùn)輸機(jī)，15采煤機(jī)，16?待開(kāi)采煤層，17?回風(fēng)平巷；a、b、c分別代表頂板破斷理論應(yīng)力集中點(diǎn)。具體實(shí)施方式[0038] 下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。[0039] 實(shí)施例1：[0040] 本實(shí)施例提供了一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，具體包括以下步驟：[0041] 1.收集相關(guān)資料，根據(jù)礦井上覆巖層分布情況、煤層厚度，地質(zhì)構(gòu)造，直接頂為堅(jiān)硬巖層4確定采煤工作面的長(zhǎng)度、采高、頂煤冒放的高度。布置工作面長(zhǎng)度150?200m，礦井工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度1000?2000m，根據(jù)工作面布置情況以及上覆頂板性質(zhì)預(yù)測(cè)頂板斷裂形式，當(dāng)工作面長(zhǎng)度b與推進(jìn)距離a滿(mǎn)足a/b＜1，頂板破斷呈圖3(1)所示的破斷形式。[0042] 2.在布置采煤工作面7時(shí)，基于頂板板式破斷理論結(jié)合工作面布置情況預(yù)測(cè)頂板的破壞形式以及頂板的應(yīng)力集中區(qū)，確定應(yīng)布置兩條充填巷10(如圖4～6所示)，充填巷布置在頂煤與直接頂之間平行于待開(kāi)采煤層16。雙充填巷分別布置在距工作面兩邊邊壁1/3節(jié)點(diǎn)處即50?67m，巷道高k＝2.5?3m，寬2.8?3m。根據(jù)矸石自然休止角tanθ＝h/r可以確定矸石自然堆放高度，結(jié)合采空區(qū)矸石壓實(shí)量l，可確定充填最終有效充填高度H。其中h為矸石堆放高度，最大高度為(f?k)其中f為煤層厚度，一般取θ＝29?31°則可計(jì)算出r＝8.33?17.27m為矸石堆底部圓盤(pán)半徑。H＝(f?k?l)。根據(jù)采空區(qū)初次來(lái)壓步距D、周期來(lái)壓步距d確定矸石堆的位置。矸石堆投放處為初次來(lái)壓、周期來(lái)壓步距的一半即D/2，d/2處。

[0043] 本發(fā)明實(shí)例中出現(xiàn)的長(zhǎng)度計(jì)量單位為m。[0044] 3.在充填巷10開(kāi)挖過(guò)程中，為維護(hù)工作區(qū)域安全，一般采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿臨時(shí)支護(hù)，錨桿排距為0.6?1.5m,間距為0.6?1.5m。充填巷開(kāi)挖完成后，在巷道平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)12用于頂煤5冒放時(shí)煤與矸石的隔離，在充填巷內(nèi)布置可伸縮膠帶輸送機(jī)11用于矸石充填物的運(yùn)輸。[0045] 4.充填巷布置完成后，調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)14與可伸縮膠帶輸送機(jī)11的位置使矸石能順利的從刮板運(yùn)輸機(jī)再經(jīng)膠帶輸送機(jī)運(yùn)送至采空區(qū)8。布置井下煤矸分選機(jī)構(gòu)與運(yùn)輸平巷6、矸石儲(chǔ)備倉(cāng)、充填巷10的協(xié)調(diào)運(yùn)作，對(duì)工作面沿走向(推進(jìn)方向)10?40m充填巷內(nèi)錨桿進(jìn)行回收，并隨著采煤工作面的推進(jìn)，依次循環(huán)回收。

[0046] 5.待采煤工作面7布置完成，設(shè)備協(xié)調(diào)好之后，采煤機(jī)15開(kāi)始工作，煤矸混合物經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)送往井下煤矸分選機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)分選，煤炭經(jīng)過(guò)溜煤眼、運(yùn)輸平巷、采區(qū)上山、采區(qū)煤倉(cāng)、運(yùn)輸大巷、井底車(chē)場(chǎng)、主井一系列步驟運(yùn)到地面。矸石經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)往充填巷的可伸縮膠帶輸送機(jī)上，再送到采空區(qū)充填。多余矸石暫存在井下矸石儲(chǔ)備倉(cāng)。隨著工作面的推進(jìn)，頂煤冒落到刮板運(yùn)輸機(jī)上。頂煤的垮落主要取決于煤層節(jié)理的發(fā)育程度和煤的厚度，煤質(zhì)較硬，煤層節(jié)理裂隙不太發(fā)育，這是造成頂煤難放的根本原因。在充填巷的作用下，頂煤可以順利冒落，可提高頂煤采出率，提高工作效率。[0047] 6.隨著工作面推進(jìn)，采空區(qū)應(yīng)力集中區(qū)形成兩條以矸石堆9為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶與頂板接觸受壓后形成近似棱臺(tái)組成充填帶，隨著頂煤的冒放，充填巷隨采隨冒。當(dāng)煤質(zhì)較硬無(wú)法隨采隨冒，可利用充填巷對(duì)頂煤打孔注水軟化或爆破致裂提高頂煤的采出率。[0048] 實(shí)施例2[0049] 本實(shí)施例提供了一種基于井下矸石堆的特厚煤層綜放充填開(kāi)采方法，具體包括以下步驟：[0050] 1.收集相關(guān)資料，根據(jù)礦井上覆巖層分布情況、煤層厚度，地質(zhì)構(gòu)造，直接頂為堅(jiān)硬巖層4確定采煤工作面的長(zhǎng)度、采高、頂煤冒放的高度。布置工作面長(zhǎng)度150?200m，礦井工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度1000?2000m，根據(jù)工作面布置情況以及上覆頂板性質(zhì)預(yù)測(cè)頂板斷裂形式，當(dāng)工作面長(zhǎng)度b與推進(jìn)距離a滿(mǎn)足a/b＝1，基本頂?shù)钠茢喑蕡D3(2)所示破斷形式。[0051] 2.在布置采煤工作面7時(shí)，基于頂板破斷理論結(jié)合工作面布置情況預(yù)測(cè)頂板的破壞形式以及頂板的應(yīng)力集中區(qū)，確定應(yīng)布置一條充填巷10，充填巷距離工作面邊界煤柱3(1/2)左右，即距工作面邊界煤柱375?100m，并結(jié)合工作面長(zhǎng)度、礦井地里位置、頂煤性質(zhì)等實(shí)際情況，判斷充填巷的尺寸，巷道高k＝2.5?3m，寬3m，根據(jù)矸石自然休止角tanθ＝h/r可以確定矸石自然堆放高度，結(jié)合采空區(qū)矸石壓實(shí)量l，可確定充填最終有效充填高度H。其中h為矸石堆放高度，最大高度為(f?k)，其中f為煤層厚度。一般取θ＝29?31°則可計(jì)算出r＝8.33?17.27m為矸石堆底部圓盤(pán)半徑。H＝(f?k?l)。根據(jù)采空區(qū)初次來(lái)壓步距D、周期來(lái)壓步距d確定矸石堆的位置。矸石堆9投處為來(lái)壓步距的兩個(gè)1/3節(jié)點(diǎn)處即d/3，D/3，2d/3，2D/3處。

[0052] 3.在充填巷10開(kāi)挖過(guò)程中，為維護(hù)工作區(qū)域安全，一般采用預(yù)應(yīng)力螺紋鋼樹(shù)脂錨桿臨時(shí)支護(hù)，錨桿排距為0.6?1.5m,間距為0.6?1.5m。充填巷開(kāi)挖完成后，在巷道平行于底板鋪設(shè)金屬網(wǎng)12用于頂煤5冒放時(shí)煤與矸石的隔離，在充填巷內(nèi)布置可伸縮膠帶輸送機(jī)11用于矸石充填物的運(yùn)輸。[0053] 4.充填巷布置完成后，調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)14與可伸縮膠帶輸送機(jī)11的位置使矸石能順利的從刮板運(yùn)輸機(jī)再經(jīng)皮帶運(yùn)送至采空區(qū)。布置井下煤矸分選機(jī)構(gòu)與運(yùn)輸平巷6、充填巷10的有效連接，對(duì)工作面沿走向方向(推進(jìn)方向)10?40m充填巷內(nèi)錨桿進(jìn)行回收，并隨著采煤工作面的推進(jìn)，依次循環(huán)回收。

[0054] 5.待采煤工作面7布置完成，設(shè)備協(xié)調(diào)好之后，采煤機(jī)15開(kāi)始工作，煤矸混合物經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)送往井下煤矸分選機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)分選，煤炭經(jīng)過(guò)溜煤眼、運(yùn)輸平巷、采區(qū)上山、采區(qū)煤倉(cāng)、運(yùn)輸大巷、井底車(chē)場(chǎng)、主井一系列步驟運(yùn)到地面。矸石經(jīng)過(guò)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)往充填巷的可伸縮膠帶輸送機(jī)上，再送到采空區(qū)8充填。多余矸石暫存在井下矸石儲(chǔ)備倉(cāng)。隨著工作面的推進(jìn)，頂煤冒落到刮板運(yùn)輸機(jī)上。頂煤的垮落主要取決于煤層節(jié)理的發(fā)育程度和煤的厚度，煤質(zhì)較硬，煤層節(jié)理裂隙不太發(fā)育，這是造成頂煤難放的根本原因。在充填巷的作用下，頂煤可以順利冒落，可提高頂煤采出率，提高工作效率。[0055] 6.隨著工作面推進(jìn)，采空區(qū)應(yīng)力集中區(qū)形成一條或兩條以矸石堆9為單位來(lái)支撐破斷空間應(yīng)力集中區(qū)域的充填帶與頂板接觸后形成近似棱臺(tái)組成充填帶，隨著頂煤的冒放，充填巷隨采隨冒。當(dāng)煤質(zhì)較硬無(wú)法隨采隨冒，可利用充填巷對(duì)頂煤打孔注水軟化或爆破致裂提高頂煤的采出率。[0056] 實(shí)施例3[0057] 根據(jù)工作面布置情況以及上覆頂板性質(zhì)預(yù)測(cè)頂板斷裂形式，當(dāng)工作面長(zhǎng)度b與推進(jìn)距離a滿(mǎn)足a/b＝1時(shí)，基本頂?shù)钠茢喑蕡D3(3)所示破斷形式。本實(shí)施例與實(shí)施例2中步驟相同，此處不再贅述。