CN102094660B - 大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，步骤为：一、第一采煤区段/工作面开采；二、第二采煤区段/工作面支护及开采：打通回风平巷和运输平巷，用巷道柔性支护系统对回风平巷支护，第二采煤区段/工作面回采且减弱区段保护煤柱对顶板支撑作用，进行放顶煤开采使两个采煤区段/工作面形成整体工作面；三、下一个采煤区段/工作面支护及开采；四、重复进行支护及开采直至完成同一阶段所有采煤区段/工作面的支护及开采；五、下一阶段开采并重新布设巷道柔性支护系统。本发明设计合理、成本低且巷道柔性支护系统使用效果好，能解决大倾角煤层开采过程中存在的工作面上部区域内“顶板-支架-底板”系统的失稳问题。

Description

大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法

技术领域

本发明涉及一种煤层开采过程中的巷道支护方法，尤其是涉及一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法。

背景技术

大倾角煤层是中斜和急斜煤层的一部分，且其一般倾角α为35°～55°的煤层，大倾角煤层是国际采矿界公认为难采煤层。

大倾角煤层走向长壁工作面开采（即长壁开采区段）时，沿工作面长度方向的岩层裂断、运动和矿山压力显现可以分为三个区域：顶板活动（或矿山压力显现）相对较弱的下部区域、顶板活动（或矿山压力显现）受一定限制的中部区域和顶板活动（或矿山压力显现）剧烈的上部区域。上述三个区域中岩层裂断、运动（或顶板活动）和矿山压力显现的强弱程度不同，因而在上述三个顶板活动（或矿山压力显现）强弱程度不同的区域，工作面中“顶板—支架—底板”之间的相互作用特征不同，因而导致支架（或支护系统）的稳定性不同。具体体现在：在工作面下部区域（约为工作面倾斜长度的1/4～1/3之间），支架（或支护系统）的稳定性最好；在工作面中部区域（约为工作面倾斜长度的1/2～2/3之间），支架（或支护系统）的稳定性较好；在工作面上部区域（约为工作面倾斜长度的1/4～1/5之间），支架（或支护系统）的稳定性最差。

经分析得出：大倾角煤层长壁工作面支架（或支护系统）的稳定性取决于支架（或支护系统）与顶板和底板之间的接触状态，在工作面上部区域，顶板冒落矸石向下滑（或滚）使工作面支架与顶板和底板的接触呈现随机的非规则状态（在放顶煤开采时表现尤为显著），其主要原因是为保护工作面区段平巷而留设的区段保护煤柱与巷道支护构成了一个相对完整的支护系统，在本区段（即现开采工作面）与上区段（即已经采过的工作面）之间形成了一个力学支撑区域，隔断了两区段之间顶板岩层的大范围运（移）动学联系，阻止了上区段（即已经开采过工作面）的采动（空）区顶板向下区段（即现开采工作面）运（移）动来充填现开采工作面上部区域因顶板冒落矸石向下滑（滚）而出现的空间，因而使工作面上部区域的支架（或支护）系统的稳定性无法保证，必然会导致工作面局部区域的支架（或支护系统）失稳，出现支架倾倒、下滑和挤、咬架现象，且这种现象具有“多米洛效应”，将从工作面上部区域向中部区域发展，从而使工作面大范围内的“顶板-支架-底板”系统失稳，导致工作面停产。更为严重的是一旦“顶板-支架-底板”系统失稳，工作面顶板的破断和运动失去了支架的约束与控制，就有可能出现冲击动压显现，引发工作面围岩灾变，导致安全事故，同时也极大地制约了工作面产量和效益的提高。

因此，解决工作面上部区域内“顶板-支架-底板”系统的失稳问题，是提高大倾角煤层长壁开采工作面产量和保证安全生产的关键所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其设计合理、施工方便、投入成本低且所采用的巷道柔性支护系统结构简单、安装布设方便、使用效果好，能有效解决现有大倾角煤层开采过程中所存在的工作面上部区域内“顶板-支架-底板”系统的失稳问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，所开采大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有多个采煤区段/工作面且所述采煤区段/工作面的数量为N个，上下相邻两个采煤区段/工作面之间留设有用于保护或隔离的区段保护煤柱，每个采煤区段的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷和运输平巷；对所述大倾角煤层进行开采时，由上至下依次对多个所述采煤区段/工作面分别进行开采，对于所述大倾角煤层一个阶段的开采过程而言，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、第一采煤区段/工作面开采：对第一采煤区段/工作面进行开采，且开采过程中不放顶煤或者在工作面支架不出现倾倒、下滑或咬架的前提下进行控制性放顶煤；

步骤二、第二采煤区段/工作面支护及开采，其支护及开采过程包括以下步骤：

201、巷道打通：在现开采的第二采煤区段/工作面的上下部，分别打通回风平巷和运输平巷；

202、巷道整体柔性支护：步骤201中对所述的回风平巷打通过程中，采用巷道柔性支护系统由前至后同步对已打通的回风平巷进行整体支护；所述巷道柔性支护系统包括由内至外对已打通的回风平巷进行整体支撑的全断面金属可缩性支架、由布设在所述全断面金属可缩性支架四周外侧的多个锚杆组成的全断面锚杆支护体系和由布设在所述全断面金属可缩性支架四周外侧的多个锚索组成的全断面锚索支护体系，所述全断面金属可缩性支架、全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系由内至外进行布设且三者沿所述回风平巷的巷道走向进行前后交错布设，所述全断面金属可缩性支架和全断面锚杆支护体系通过所述全断面锚索支护体系形成一个整体式柔性支护结构；

所述全断面金属可缩性支架的结构和尺寸，均与已打通的所述回风平巷的横截面形状和大小相同；所述全断面锚杆支护体系的布设区域为已打通回风平巷的巷道松动圈范围，多个所述锚杆沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设且其长度均大于所述巷道松动圈范围的深度，多个所述锚杆的底部均固定在与全断面金属可缩性支架顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均布设在所述巷道松动圈范围的圆形外边界线之外；所述全断面锚索支护体系的布设区域大于所述全断面锚杆支护体系的布设区域，多个所述锚索沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设，多个所述锚索的底部均固定在与全断面金属可缩性支架顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均对应锚固在已打通回风平巷四周外侧的稳定岩层中；

203、第二采煤区段/工作面回采：对现开采的第二采煤区段/工作面进行回采，且回采过程中，应减小现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面后方采空区之间的区段保护煤柱的宽度，并且在保证巷道满足通风与行人的要求下，对现开采的第二采煤区段/工作面与其上部第一采煤区段/工作面后方的采空区之间的部分区段保护煤柱进行回收，在受控的状态下减小或消除区段保护煤柱对工作面顶板的支撑作用；

之后，对现开采的第二采煤区段/工作面进行放顶煤开采，且开采过程中，由于区段保护煤柱对工作面顶板的支撑作用减弱，促使工作面顶板岩层在现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面之间进行大范围运动，使得第一采煤区段/工作面内经采空后的矸石滑、滚到现开采的第二采煤区段/工作面中上部顶煤放出后的已成空间内，从而将第一采煤区段/工作面与现开采的第二采煤区段/工作面形成一个整体工作面；

步骤三、下一个采煤区段/工作面支护及开采：按照步骤201至步骤203中所述的第二采煤区段/工作面支护及开采方法，对下一个采煤区段/工作面进行开采和支护；

步骤四、重复步骤三，直至完成所述大倾角煤层同一阶段内所有采煤区段/工作面的支护及开采过程，则完成所述大倾角煤层中一个阶段的开采过程；

步骤五、进行所述大倾角煤层中下一阶段的开采过程，且下一阶段开采过程中，将已开采完的上一阶段内所使用的所有巷道柔性支护系统中的全断面金属可缩性支架进行拆除并移送至下一阶段继续进行使用，且将移送至下一阶段的全断面金属可缩性支架与下一阶段内重新布设的全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系组成新的巷道柔性支护系统。

上述大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征是：步骤202中所述的多个锚索的顶部均布设在一个圆形界线上，所述圆形界线的半径大于圆形外边界线的半径且二者的圆心为同一个圆心。

上述大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征是：所述大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有2个采煤区段/工作面且N=2，同一阶段内的2个采煤区段/工作面分别为上采煤区段/工作面和位于所述上采煤区段/工作面下方的下采煤区段/工作面，上采煤区段/工作面的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷一和运输平巷一，所述下采煤区段/工作面的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷二和运输平巷二。

上述大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征是：步骤202中所述的巷道柔性支护系统沿所述回风平巷的巷道长度方向均匀布设。

上述大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征是：步骤202中多个所述锚杆与多个所述锚索均沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理、开采及柔性支护方法简单且施工方便。

2、所采用的巷道柔性支护系统结构设计合理、安装布设方便且使用效果明显，投入成本低且能部分重复利用，巷道柔性支护系统具体包括由全断面金属可缩性支架构成的第一支护层、由全断面（包括巷道底板）的多种类型锚杆构成的第二支护层和由顶板和多个锚索构成的第三支护层，实际使用时，上述第一支护层、第二支护层和第三支护层形成一个有机整体，其中第一支护层主要是防止巷道表层围岩松动与掉（冒）落，第二支护层主要对松动圈范围内的巷道围岩进行加固并防止该部分围岩过度变形对表层支护体形成过载和破坏，第三支护层将第一支护层和第二支护层有机联系成整体并实现三者相互间的结构与工作性能耦合作用。

3、所使用的高强度整体柔性支护系统（即巷道柔性支护系统）的支护范围能随巷道断面形状不同而变化，且随工作面生产与地质条件的变化可整体变形并与区段煤柱同时运（移）动，并在相应的时期内也能满足工作面正常推进的要求。

4、使用效果好，经济及社会效益显著，高强度整体柔性支护系统（即巷道柔性支护系统）一般在下区段工作面的回风平巷中形成，可以在保证巷道支护满足要求的前提下，降低区段煤柱对顶板的支撑作用，促使上区段经受过采动作用的顶板岩层与本区段顶板岩层共同进行大范围运（移）动，提高本区段工作面上部区域“顶板—支架—底板”的系统稳定性，从而保证工作面正常推进和安全生产。

综上所述，本发明设计合理、施工方便、投入成本低且所采用的巷道柔性支护系统结构简单、安装布设方便、使用效果好，能有效解决现有大倾角煤层开采过程中所存在的工作面上部区域内“顶板-支架-底板”系统的失稳问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图2为本发明所开采大倾角煤层的结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明所采用巷道柔性支护系统的结构示意图。

图5为本发明所采用巷道柔性支护系统沿煤层走向的布设位置示意图。

附图标记说明:

1—区段保护煤柱；2—全断面金属可缩性支3—锚杆；

架；

4—锚索；5—圆形外边界线；6—圆形界线；

7—上采煤区段/工作面；8—下采煤区段/工作面；9—回风平巷一；

10—运输平巷一；11—回风平巷二；12—运输平巷二；

13—第一支护层；14—第二支护层；15—第三支护层。

具体实施方式

如图1所示的一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，所开采大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有多个采煤区段/工作面且所述采煤区段/工作面的数量为N个，上下相邻两个采煤区段/工作面之间留设有用于保护或隔离的区段保护煤柱1，每个采煤区段的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷和运输平巷；对所述大倾角煤层进行开采时，由上至下依次对多个所述采煤区段/工作面分别进行开采，对于所述大倾角煤层一个阶段的开采过程而言，该方法包括以下步骤：

步骤一、第一采煤区段/工作面开采：对第一采煤区段/工作面进行开采，且开采过程中不放顶煤或者在工作面支架不出现倾倒、下滑或咬架的前提下进行控制性放顶煤。

步骤二、第二采煤区段/工作面支护及开采，其支护及开采过程包括以下步骤：

201、巷道打通：在现开采的第二采煤区段/工作面的上下部，分别打通回风平巷和运输平巷。

202、巷道整体柔性支护：步骤201中对所述的回风平巷打通过程中，采用巷道柔性支护系统由前至后同步对已打通的回风平巷进行整体支护。

203、第二采煤区段/工作面回采：对现开采的第二采煤区段/工作面进行回采，且回采过程中，应减小现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面后方采空区之间的区段保护煤柱1的宽度，并且在保证巷道满足通风与行人的要求下，对现开采的第二采煤区段/工作面与其上部第一采煤区段/工作面后方的采空区之间的部分区段保护煤柱1进行回收，在受控的状态下减小或消除区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用。

实际开采过程中，应尽量减小现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面后方采空区之间的区段保护煤柱1的宽度，使区段保护煤柱1只起隔离本区段（即现开采的第二采煤区段/工作面）与上一区段（即已经开采的第一采煤区段/工作面）后方采空区的作用，尽可能降低区段保护煤柱1对顶板的支撑作用，增大上区段已经过采动作用的上覆顶板岩层参与本区段顶板岩层共同运动的机率。

之后，对现开采的第二采煤区段/工作面进行放顶煤开采，且开采过程中，由于区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用减弱，促使工作面顶板岩层在现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面之间进行大范围运动，使得第一采煤区段/工作面内经采空后的矸石滑、滚到现开采的第二采煤区段/工作面中上部顶煤放出后的已成空间内，从而将第一采煤区段/工作面与现开采的第二采煤区段/工作面形成一个整体工作面。

步骤三、下一个采煤区段/工作面支护及开采：按照步骤201至步骤203中所述的第二采煤区段/工作面支护及开采方法，对下一个采煤区段/工作面进行开采和支护。

步骤四、重复步骤三，直至完成所述大倾角煤层同一阶段内所有采煤区段/工作面的支护及开采过程，则完成所述大倾角煤层中一个阶段的开采过程。

步骤五、进行所述大倾角煤层中下一阶段的开采过程，且下一阶段开采过程中，将已开采完的上一阶段内所使用的所有巷道柔性支护系统中的全断面金属可缩性支架2进行拆除并移送至下一阶段继续进行使用，且将移送至下一阶段的全断面金属可缩性支架2与下一阶段内重新布设的全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系组成新的巷道柔性支护系统。

实施例1

本实施例中，所开采大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有2个采煤区段/工作面且N=2，同一阶段内的2个采煤区段/工作面分别为上采煤区段/工作面7和位于所述上采煤区段/工作面7下方的下采煤区段/工作面8，上采煤区段/工作面7的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷一9和运输平巷一10，所述下采煤区段/工作面8的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷二11和运输平巷二12，详见图2和图3。相应地，所述采煤区段/工作面7为第一采煤区段/工作面，所述下采煤区段/工作面8为第二采煤区段/工作面。

本实施例中，对所开采大倾角煤层同一阶段内的2个采煤区段/工作面进行开采时，包括以下步骤：

步骤一、采煤区段/工作面7开采：对采煤区段/工作面7进行开采，且开采过程中不放顶煤或者在工作面支架不出现倾倒、下滑或咬架的前提下进行控制性放顶煤。所述上采煤区段/工作面7的上下部，对应布设有回风平巷一9和运输平巷一10。

步骤二、下采煤区段/工作面8支护及开采，其支护及开采过程包括以下步骤：

201、巷道打通：在现开采的下采煤区段/工作面8的上下部，分别打通回风平巷二11和运输平巷二12。

202、巷道整体柔性支护：步骤201中对所述的回风平巷二11打通过程中，采用如图4所示的巷道柔性支护系统由前至后同步对已打通的回风平巷二11进行整体支护。

所述巷道柔性支护系统包括由内至外对已打通的回风平巷二11进行整体支撑的全断面金属可缩性支架2、由布设在所述全断面金属可缩性支架2四周外侧的多个锚杆3组成的全断面锚杆支护体系和由布设在所述全断面金属可缩性支架2四周外侧的多个锚索4组成的全断面锚索支护体系，所述全断面金属可缩性支架2、全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系由内至外进行布设且三者沿所述回风平巷的巷道走向进行前后交错布设（也就是说，所述全断面金属可缩性支架2、全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系不在所述大倾角煤层的一个横断面上，详见图5），所述全断面金属可缩性支架2和全断面锚杆支护体系通过所述全断面锚索支护体系形成一个整体式柔性支护结构，详见图4。

所述全断面金属可缩性支架2的结构和尺寸，均与已打通的所述回风平巷二11的横截面形状和大小相同。所述全断面锚杆支护体系的布设区域为已打通回风平巷二11的巷道松动圈范围，多个所述锚杆3沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设且其长度均大于所述巷道松动圈范围的深度（具体来说，所述锚杆3的长度大于所述巷道松动圈范围的深度100mm～200mm），多个所述锚杆3的底部均固定在与全断面金属可缩性支架2顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均布设在所述巷道松动圈范围的圆形外边界线5之外。所述全断面锚索支护体系的布设区域大于所述全断面锚杆支护体系的布设区域，多个所述锚索4沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设，多个所述锚索4的底部均固定在与全断面金属可缩性支架2顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均对应锚固在已打通回风平巷四周外侧的稳定岩层中。所述全断面金属可缩性支架2具体为棚式支架。

本实施例中，多个所述锚索4的顶部均布设在一个圆形界线6上，所述圆形界线6的半径大于圆形外边界线5的半径且二者的圆心为同一个圆心。所述巷道柔性支护系统沿所述回风平巷的巷道长度方向均匀布设，实际进行布设时，也可以根据实际需要，对相邻两个全断面金属可缩性支架2、相邻两个全断面锚杆支护体系和相邻两个全断面锚索支护体系之间的间距进行相应调整，在需要进行加强的区域将间距缩小，反之亦然。

多个所述锚杆3与多个所述锚索4均沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设，实际进行布设时，也可以根据实际需要，对相应两个锚杆3或相邻两个锚索4之间的间距进行相应调整。本实施例中，布设在全断面金属可缩性支架2左右两侧的锚杆3和锚索4均呈对称布设，且布设在全断面金属可缩性支架2上下两侧的锚杆3和锚索4均呈对称布设。

综上，对回风平巷二11进行柔性支护时，所采用的巷道柔性支护系统为“锚杆+锚索+可缩性棚式支架”耦合支护方式构成“高强度整体柔性支护系统”，具体而言：由全断面金属可缩性支架2构成巷道的表层支护单元（即第一支护层13），且第一支护层主要是防止巷道表层围岩松动与掉（冒）落；由全断面（包括巷道底板）的多种类型锚杆3构成巷道松动范围（包括部分由采动引起的松动范围）支护单元（即第二支护层14），第二支护层主要对松动圈范围内的巷道围岩进行加固，防止该部分围岩过度变形对表层支护体（即全断面金属可缩性支架2）形成过载和破坏；由顶板和两帮锚索4构成巷道深部支护单元（即第三支护层15），并通过锚索4将表层支护单元（即第一支护层13）和松动范围支护单元（即第二支护层14）有机联系成整体，实现相互间的结构与工作性能耦合作用。

203、下采煤区段/工作面8回采：对现开采的下采煤区段/工作面8进行回采，且回采过程中，应减小现开采的下采煤区段/工作面8与其上部的上采煤区段/工作面7后方采空区之间的区段保护煤柱1的宽度，并且在保证巷道满足通风与行人的要求下，对现开采的下采煤区段/工作面8与其上部上采煤区段/工作面7后方的采空区之间的部分区段保护煤柱1进行回收，在受控的状态下减小或消除区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用。

之后，对现开采的下采煤区段/工作面8进行放顶煤开采，且开采过程中，由于区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用减弱，促使工作面顶板岩层在现开采的下采煤区段/工作面8与其上部的上采煤区段/工作面7之间进行大范围运动，使得上采煤区段/工作面7内经采空后的矸石滑、滚到现开采的下采煤区段/工作面8中上部顶煤放出后的已成空间内，从而将上采煤区段/工作面7与现开采的下采煤区段/工作面8形成一个整体工作面。

这样，便完成所述大倾角煤层同一阶段内的2个采煤区段/工作面的开采过程。之后，进行所述大倾角煤层中下一阶段的开采过程，且下一阶段开采过程中，将已开采完的上一阶段内所使用的所有巷道柔性支护系统中的全断面金属可缩性支架2进行拆除并移送至下一阶段继续进行使用，且将移送至下一阶段的全断面金属可缩性支架2与下一阶段内重新布设的全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系组成新的巷道柔性支护系统。

实施例2

本实施例中，与实施例1不同的是：所开采大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有N个采煤区段/工作面且N＞2。

本实施例中，与实施例1不同的是：在步骤二中所述的将上采煤区段/工作面7（即第一采煤区段/工作面）与现开采的下采煤区段/工作面8（即第二采煤区段/工作面）形成一个整体工作面，即完成第二采煤区段/工作面的开采过程后，还需对位于第二采煤区段/工作面以下的多个采煤区段/工作面进行开采。

本实施例中，对所开采大倾角煤层同一阶段内的N个采煤区段/工作面进行开采时，包括以下步骤：

步骤一、第一采煤区段/工作面开采，其开采方法与实施例1中所述采煤区段/工作面7的开采方法相同。

步骤二、第二采煤区段/工作面支护及开采，其支护及开采过程与实施例1中所述下采煤区段/工作面8的支护及开采过程相同。

步骤三、下一个采煤区段/工作面支护及开采，其支护及开采如下：

201、巷道打通：在现开采的下一个采煤区段/工作面（简称当前采煤区段/工作面，具体为第三、第四、…第N采煤区段/工作面）的上下部，分别打通回风平巷和运输平巷。

202、巷道整体柔性支护：步骤201中对下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）的回风平巷打通过程中，采用巷道柔性支护系统由前至后同步对已打通的回风平巷进行整体支护。所采用的巷道柔性支护系统实施例1中所采用的巷道柔性支护系统相同。

203、下一个采煤区段/工作面回采：对现开采的下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）进行回采，且回采过程中，应减小现开采的下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）与其上部采煤区段/工作面后方采空区之间的区段保护煤柱1的宽度，并且在保证巷道满足通风与行人的要求下，对现开采的下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）与其上部采煤区段/工作面后方的采空区之间的部分区段保护煤柱1进行回收，在受控的状态下减小或消除区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用。

之后，对现开采的下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）进行放顶煤开采，且开采过程中，由于区段保护煤柱1对工作面顶板的支撑作用减弱，促使工作面顶板岩层在现开采的下一个采煤区段/工作面（即当前采煤区段/工作面）与其上部的多个采煤区段/工作面之间进行大范围运动，使得当前采煤区段/工作面上部的多个采煤区段/工作面内经采空后的矸石滑、滚到现开采的当前采煤区段/工作面中上部顶煤放出后的已成空间内，从而将现开采的当前采煤区段/工作面与当前采煤区段/工作面以上的多个采煤区段/工作面形成一个整体工作面。

步骤四、重复步骤三（具体是重复N-3次后），直至完成所述大倾角煤层同一阶段内所有采煤区段/工作面的支护及开采过程，则完成所述大倾角煤层中一个阶段的开采过程。

步骤五、进行所述大倾角煤层中下一阶段的开采过程，且下一阶段开采过程中，将已开采完的上一阶段内所使用的所有巷道柔性支护系统中的全断面金属可缩性支架2进行拆除并移送至下一阶段继续进行使用，且将移送至下一阶段的全断面金属可缩性支架2与下一阶段内重新布设的全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系组成新的巷道柔性支护系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，所开采大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有多个采煤区段/工作面且所述采煤区段/工作面的数量为N个，上下相邻两个采煤区段/工作面之间留设有用于保护或隔离的区段保护煤柱（1），每个采煤区段的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷和运输平巷；对所述大倾角煤层进行开采时，由上至下依次对多个所述采煤区段/工作面分别进行开采，对于所述大倾角煤层一个阶段的开采过程而言，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、第一采煤区段/工作面开采：对第一采煤区段/工作面进行开采，且开采过程中不放顶煤或者在工作面支架不出现倾倒、下滑或咬架的前提下进行控制性放顶煤；

步骤二、第二采煤区段/工作面支护及开采，其支护及开采过程包括以下步骤：

201、巷道打通：在现开采的第二采煤区段/工作面的上下部，分别打通回风平巷和运输平巷；

202、巷道整体柔性支护：步骤201中对所述的回风平巷打通过程中，采用巷道柔性支护系统由前至后同步对已打通的回风平巷进行整体支护；所述巷道柔性支护系统包括由内至外对已打通的回风平巷进行整体支撑的全断面金属可缩性支架（2）、由布设在所述全断面金属可缩性支架（2）四周外侧的多个锚杆（3）组成的全断面锚杆支护体系和由布设在所述全断面金属可缩性支架（2）四周外侧的多个锚索（4）组成的全断面锚索支护体系，所述全断面金属可缩性支架（2）、全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系由内至外进行布设且三者沿所述回风平巷的巷道走向进行前后交错布设，所述全断面金属可缩性支架（2）和全断面锚杆支护体系通过所述全断面锚索支护体系形成一个整体式柔性支护结构；

所述全断面金属可缩性支架（2）的结构和尺寸，均与已打通的所述回风平巷的横截面形状和大小相同；所述全断面锚杆支护体系的布设区域为已打通回风平巷的巷道松动圈范围，多个所述锚杆（3）沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设且其长度均大于所述巷道松动圈范围的深度，多个所述锚杆（3）的底部均固定在与全断面金属可缩性支架（2）顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均布设在所述巷道松动圈范围的圆形外边界线（5）之外；所述全断面锚索支护体系的布设区域大于所述全断面锚杆支护体系的布设区域，多个所述锚索（4）沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设，多个所述锚索（4）的底部均固定在与全断面金属可缩性支架（2）顶部相平齐的回风平巷巷道表面上且其顶部均对应锚固在已打通回风平巷四周外侧的稳定岩层中；

203、第二采煤区段/工作面回采：对现开采的第二采煤区段/工作面进行回采，且回采过程中，应减小现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面后方采空区之间的区段保护煤柱（1）的宽度，并且在保证巷道满足通风与行人的要求下，对现开采的第二采煤区段/工作面与其上部第一采煤区段/工作面后方的采空区之间的部分区段保护煤柱（1）进行回收，在受控的状态下减小或消除区段保护煤柱（1）对工作面顶板的支撑作用；

之后，对现开采的第二采煤区段/工作面进行放顶煤开采，且开采过程中，由于区段保护煤柱（1）对工作面顶板的支撑作用减弱，促使工作面顶板岩层在现开采的第二采煤区段/工作面与其上部的第一采煤区段/工作面之间进行大范围运动，使得第一采煤区段/工作面内经采空后的矸石滑、滚到现开采的第二采煤区段/工作面中上部顶煤放出后的已成空间内，从而将第一采煤区段/工作面与现开采的第二采煤区段/工作面形成一个整体工作面；

步骤三、下一个采煤区段/工作面支护及开采：按照步骤201至步骤203中所述的第二采煤区段/工作面支护及开采方法，对下一个采煤区段/工作面进行开采和支护；

步骤四、重复步骤三，直至完成所述大倾角煤层同一阶段内所有采煤区段/工作面的支护及开采过程，则完成所述大倾角煤层中一个阶段的开采过程；

步骤五、进行所述大倾角煤层中下一阶段的开采过程，且下一阶段开采过程中，将已开采完的上一阶段内所使用的所有巷道柔性支护系统中的全断面金属可缩性支架（2）进行拆除并移送至下一阶段继续进行使用，且将移送至下一阶段的全断面金属可缩性支架（2）与下一阶段内重新布设的全断面锚杆支护体系和全断面锚索支护体系组成新的巷道柔性支护系统。

2.按照权利要求1所述的大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征在于：步骤202中所述的多个锚索（4）的顶部均布设在一个圆形界线（6）上，所述圆形界线（6）的半径大于圆形外边界线（5）的半径且二者的圆心为同一个圆心。

3.按照权利要求1或2所述的大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征在于：所述大倾角煤层的同一阶段内由上至下布置有2个采煤区段/工作面且N=2，同一阶段内的2个采煤区段/工作面分别为上采煤区段/工作面（7）和位于所述上采煤区段/工作面（7）下方的下采煤区段/工作面（8），上采煤区段/工作面（7）的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷一（9）和运输平巷一（10），所述下采煤区段/工作面（8）的上下部沿所述大倾角煤层的长度方向分别设置有回风平巷二（11）和运输平巷二（12）。

4.按照权利要求1或2所述的大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征在于：步骤202中所述的巷道柔性支护系统沿所述回风平巷的巷道长度方向均匀布设。

5.按照权利要求1或2所述的大倾角煤层长壁开采区段巷道整体高强度柔性支护方法，其特征在于：步骤202中多个所述锚杆（3）与多个所述锚索（4）均沿所述巷道松动圈范围的圆周方向进行布设。

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