CN103470261B - 综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法 - Google Patents

综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,将下区段的回风巷道、上区段的运输巷道布置在同一位置;先采工作面回采时,将巷道的顶板和实体煤一侧的煤壁通过充煤袋维护起来,免受上覆岩层运动的破坏,保持其相对的完整性;将巷道采空区一侧端头支架上的顶煤下放下来,经注浆加固后用作为巷道采空区一侧的煤帮;待先采工作面采完,上覆岩层运动稳定,同时巷道围岩充分卸压后,再对充煤袋和巷道鼓起的底板进行掘进,确保掘进工作在卸压带内进行。与现有技术相比,具有安全、高效、煤炭损失少、成本低、巷道工程质量高的优点。

Description

综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种煤矿采煤巷道掘进方法,具体方法为,将上区段工作面开采时进入到采空区的运输巷道充填起来,待上区段采空区上覆岩层运动稳定后,在上区段采空区原运输巷道顶板下沿空掘进下区段回风巷道的方法。
背景技术
[0002]目前,特厚煤层长壁工作面开采后,相邻工作面沿采空区的回采巷道有沿空留巷、留窄煤柱沿空掘巷和留煤柱掘巷三种方法。
[0003] 在特厚煤层长壁工作面沿空留巷需要在巷道的采空区一侧构筑混凝土墙。这种方法的缺点:首先是工程量很大,劳动强度大,成本很高;其次工作面下端头是一个生产最繁忙的地方,在此构筑混凝土墙,采煤工作将受到严重影响,工作面很难组织正规循环;第三,混凝土墙很快就受到顶板运动载荷的作用,来不及达到终凝强度,一旦达到强度极限受到破坏,顶板将隐藏着很大的不安全隐患。第四,由于混凝土墙受载较早,不能将载荷转移到相邻工作面煤体深处,要求该墙应具备很高的强度,在较高支承压力作用下,巷道的顶、底板经常出现压顶和底鼓现象,影响巷道正常的使用功能。第五,人工构筑混凝土墙也增加了开采成本。
[0004] 后采工作面的回风巷道处于先采工作面采空区边缘,对于留煤柱掘巷方式来说主要的缺点是:首先,当煤柱尺寸选择不当时,可能使所掘巷道处于采空区边缘支承压力范围内,导致巷道变形严重,维护困难,甚至产生危及生命安全的冲击地压。其次,为避开支承压力峰值的影响,必须留较大尺寸的煤柱,增加煤炭损失,降低了煤炭的生产率。如何准确选择出既不受支承压力影响,又煤炭损失少的最优煤柱尺寸,还是一个难题。
[0005] 留窄小煤柱沿空掘巷虽然理论上讲巷道围岩处于卸压带,避开了峰值支承压力的影响,但巷道变形严重,巷道维修量巨大,需要开帮扩宽,卧底拉架,劳动强度大,工效低。现场实际要找出卸压和支护的平衡点也是很难的,不仅如此,沿空巷道实体煤一侧也经常受冲击矿压隐患的威胁。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是要提供一种综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,与现有技术相比,具有安全、高效、煤炭损失少、成本低、巷道工程质量高的优点。
[0007] 为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,包括以下步骤:在采、盘区内划分区段,在区段的上部边界布置工作面回风巷道,在区段的下部边界布置工作面运输巷道,用开切眼联结上部工作面回风巷道和下部运输巷道形成采煤系统,布置出长壁综采放顶煤工作面;按照正常开采顺序进行开采,上区段工作面为先采工作面,下去段工作面为后采工作面。先采工作面开采时,运输巷道一侧的端头支架不放顶煤,支架向前推移后,端头支架上方的顶煤自然垮落到采空区;同时,向进入到采空区内的运输巷道内充填填充物,边开采边充填;上区段采完后,上区段的上覆岩层持续运动,上区段运输巷道的顶板和下帮在垮落顶煤和充填体的支承下充分泄压,同时也得到保护;待上覆岩层运动结束,形成力学平衡结构之后,在原运输巷道顶板之下对充填物和运输巷道鼓起的底板进行掘进,同时对上帮垮落的顶煤进行支护成为新的巷道上帮,所掘出巷道用作为下区段的工作面回风巷道。
[0009] 进一步的,在上区段开采前,加强上区段下运输巷道顶板和实体煤帮的支护参数,使其能够承受多次采动以及掘进的影响。
[0010] 进一步的,端头支架移走后,向该处运输巷道上帮自然垮落并堆积的顶煤进行注浆,预防松散堆积的顶煤漏风和自燃。
[0011] 进一步的,充填填充物时,每隔一定距离,在上区段的下运输巷道内构建隔离墙,将填充物封闭到采空区。
[0012] 进一步的,新掘进形成的下区段上回风巷道的上帮进行锚注支护,顶板和下帮局部修复。
[0013] 进一步的,用致密防漏风材料薄喷新掘巷道的上帮,隔绝与一切可能与采空区导通的通道。
[0014] 进一步的,用填充物保护上区段运输巷道顶板时,既要确保充填体充实巷道,并具有一定的刚度,又要使顶底板和实体煤帮有足够的卸压空间,留有缩量。
[0015] 进一步的,所述的填充物为充煤袋或煤堆的至少一种。
[0016] 本发明的工作原理以及有益效果表现在:
[0017] 本发明的精髓是将在上区段的运输巷道进行了充填保留,然后待上区段开采完毕后,再在本巷道位置进行重新掘进,形成下区段的上回风巷道。
[0018] 在保护巷道中采用以下辅助手段:随着开采的推进在原巷道内充填填充物(充煤袋或者堆煤);位于巷道采空区侧的端头支架不放煤,其上顶煤自然垮落,形成对顶板的新的支撑。在此区域上覆岩层运动稳定后,形成力学平衡拱,对巷道围岩提供掩护。
[0019] 综上,本发明的有益效果表现在:
[0020] 1、不留煤柱,减少现有开采方法煤炭损失的问题:原来的采煤方式是在下区段一侦h与上区段的运输巷道一定距离位置重新开掘一个新的回风巷道,也就是说须要在上区段的运输巷道与下区段的回风巷道之间设留一定的煤柱,才能获得支撑强度,保证进一步的开采,此煤柱只能丢弃,不能回收;同时原有端头支架上方的顶煤因支架与运输机的结构问题也不能采出。但采用本方法之后,一是不用再预留煤柱,原来须要预留的煤柱能够全部被开采出来,二是端头支架的煤层得到了利用,自然垮塌后作为巷道顶板的支撑。
[0021] 2、开采时间加快,原有的方法上区段开采后需要等待较长时间才能掘进相邻的下区段巷道,接续时间长,一般超过六个月;采用本方法后,巷道掘进在采空区的边缘地带进行,在上覆岩层力学平衡结构的掩护下很快稳定,等待时间短。
[0022] 3、下区段的上回风巷道是在上区段采空区上覆岩层力学平衡结构(拱形结构)形成之后掘出的巷道,该巷道将在此平衡结构的掩护下使用,始终处于压力降低区,不受支承压力的影响,有利于巷道的维护,根除了冲击地压的不安全隐患。相应也减少了巷道维护对后采工作面采煤工艺的干扰。
[0023] 4、用端头支架上方的顶煤作为沿空巷道采空区一侧的煤帮,取材容易,不需运送和人工操作,有利于使用掘进机掘进和扩帮;
[0024] 5、使用充煤袋或直接堆煤保护巷道的帮顶。既能使巷道的顶底板和实体煤帮充分卸压,又能有效保护其稳定性,确保其再次使用,同时还有利于综掘机的掘进。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面对技术描述中所使用的附图作进一步说明,下面的附图仅仅是本申请中的一种特例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得类似条件下其他的图件;
[0026] 图1为本发明上、下区段结构示意图;
[0027] 图2为上区段工作面开采过程中,上区段运输巷充实,并且采空区顶板垮塌后形成的结构示意图;
[0028] 图3为上区段工作面开采工程中,在进入到采空区的上区段运输巷内构建隔离墙与封闭充煤袋的结构俯视示意图;
[0029] 图4为在上区段采空区边缘,沿着原上区段运输巷道的顶板和下帮,重新掘进的下区段回风巷道的结构示意图。
具体实施方式
[0030] 下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
[0031] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
[0032] —种用于综采放顶煤采空区原巷道顶板下完全沿空掘巷的方法,本发明由国家自然科学基金,编号为51374137项目研究完成。包括以下步骤:
[0033] 首先在采、盘区内划分区段。如图1所示,在区段的上部边界布置工作面回风巷道,在区段的下部边界布置工作面运输巷道,用开切眼联结上部工作面回风巷道和下部运输巷道形成采煤系统,布置出长壁综采放顶煤工作面;按照正常开采顺序进行开采,上区段工作面1为先采工作面,下去段工作面2为后采工作面。上区段下运输巷道11位于上区段工作面的下部边界。
[0034] 上区段工作面开采前加强上区段下运输巷道顶板和下帮的锚固支护参数,使之能承受多次米动和掘进的影响。
[0035] 如图2所示,上区段工作面采煤过程中:一方面用充煤袋3或煤堆保护进入到采空区的上区段运输巷道顶板和下帮;另一方面让下端头支架不放顶煤,支架前移后,顶煤5自然垮落并堆积在运输巷道的采空区一侧(图中为运输巷道的右侧),作为新掘巷道(下区段上回风巷道)的上帮。
[0036]用充煤袋3或煤堆保护巷道顶板时,要注意充实,但也要预留顶底板和实体煤帮的卸压空间;每隔一定距离,在运输巷道内构建隔离墙4,将充煤袋3或煤堆封闭到采空区内,防止自燃发火。
[0037] 通过工作面下部支架的架间间隙,向垮落顶煤注浆和防灭火材料,封闭碎煤的空隙和裂缝。
[0038] 待上区段工作面全部采完,并且上覆岩层运动稳定后,沿着原运输巷道的顶板和下帮,开掘出充煤袋和鼓起的地板,新掘巷道的顶板和下帮只局部加以修复,上帮进行锚注支护。
[0039] 用密实材料薄喷巷道表面,防止向采空区漏风。形成下区段的上回风巷道,如图4所示。
[0040] 以上所述仅是本申请的优选实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,包括以下步骤:在采、盘区内划分区段,在区段的上部边界布置工作面回风巷道,在区段的下部边界布置工作面运输巷道,用开切眼联结上部工作面回风巷道和下部运输巷道形成采煤系统,布置出长壁综采放顶煤工作面;按照正常开采顺序进行开采,上区段工作面为先采工作面,下去段工作面为后采工作面;先采工作面开采时,运输巷道一侧的端头支架不放顶煤,支架向前推移后,端头支架上方的顶煤自然垮落到采空区;同时,向进入到采空区内的运输巷道内充填填充物,边开采边充填;上区段采完后,上区段的上覆岩层持续运动,上区段运输巷道的顶板和下帮在垮落顶煤和充填体的支承下充分泄压,同时也得到保护;其特征在于:待上覆岩层运动结束,形成力学平衡结构之后,在原运输巷道顶板之下对充填物和运输巷道鼓起的底板进行掘进,同时对上帮垮落的顶煤进行支护成为新的巷道上帮,所掘出巷道用作为下区段的工作面回风巷道。
2.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:在上区段开采前,加强上区段下运输巷道顶板和实体煤帮的支护参数,使其能够承受多次采动以及掘进的影响。
3.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:端头支架移走后,向该处运输巷道上帮自然垮落并堆积的顶煤进行注浆,预防松散堆积的顶煤漏风和自燃。
4.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:充填填充物时,每隔一定距离,在上区段的下运输巷道内构建隔离墙,将填充物封闭到采空区。
5.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:新掘进形成的下区段上回风巷道的上帮进行锚注支护,顶板和下帮局部修复。
6.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:用致密防漏风材料薄喷新掘巷道的上帮,隔绝与一切可能与采空区导通的通道。
7.根据权利要求1所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:用填充物保护上区段运输巷道顶板时,既要确保充填体充实巷道,并具有一定的刚度, 又要使顶底板和实体煤帮有足够的卸压空间。
8.根据权利要求1或4或7所述的综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法,其特征在于:所述的填充物为充煤袋或煤堆的至少一种。
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