CN103557006B - 大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法。现有采煤巷道种类和布置方法不利于大面积坚硬顶板下的综采采煤作业。为此，本发明在区段运输平巷和区段回风平巷之间煤层内开掘斜巷，使斜巷上下端距切眼的最小长度≤切眼长度的50%；并在斜巷内向坚硬基本顶板打多个炮眼，上述炮眼在坚硬基本顶板上沿斜巷均匀分布，且向工作面推进前方倾斜，在各个炮眼装药，放炮，然后在斜巷两端巷口或斜巷内建临时隔风墙。采用本发明大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法可以人工促使大面积坚硬基本顶板提前垮落，防止顶板压力过分积聚，保证采煤工作面安全，广泛适于各种大面积坚硬基本顶板下煤层开采作业。

Description

大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法

技术领域

本发明涉及一种大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法。

背景技术

在我国煤炭总储量中，有73.2％的储量埋深在600m以下，随着煤炭资源的不断开发，越来越多的矿井进入深部开采，解决深部开采相关的高地应力等关键技术问题，对我国进一步开发利用深部煤炭资源具有重大战略意义。深部高应力对开采活动的影响因素，包括源于开采强度提高后的工作面顶板大范围运动，形成异乎寻常的剧烈来压。

近年来，以综采放顶煤、大采高开采和无煤柱护巷技术为代表的一系列先进采煤科技在我国得到了广泛应用与长足发展，从而使长壁工作面的开采范围、开采强度与推进速度急剧上升。小煤柱甚至无煤柱开采技术在综采放顶煤工作面的成功应用，致使纵向与横向层面上的覆岩运动范围远大于综采工作面，强矿压已经超出直接顶与坚硬基本顶板范围，高位坚硬岩层破断运动所引发的采动应力场、覆岩空间结构演化规律更加复杂。大规模、高强度的开采扰动不仅导致垮落带覆岩剧烈运动，并且周围采空区中已经存在的空间平衡结构也将进一步失稳，上覆未断裂的岩层会与工作面协同破断运动，从而诱发煤岩动力灾害。例如在山东兖州矿区、山东新汶矿区、淮北海孜煤矿及河南义马矿区等，均存在上覆巨厚主关键层，形成了采空区顶板岩层大面积异常矿压显现。

在综采作业时，伪顶在采煤时垮落；直接顶在液压支架经过后垮落，在液压支架经过时，坚硬基本顶板支撑着上方的裂隙带、缓降带，不会垮落。但是随着液压支架不断推进，坚硬基本顶板承担压力越来越大，煤层上方坚硬基本顶板与采空区坚硬基本顶板之间的裂隙越来越大，液压支架承受的压力越来越大，采空区坚硬基本顶板即将垮塌前，液压支架承受的压力达到顶点，采空区坚硬基本顶板垮落后，液压支架承受的压力变轻，如此形成液压支架异常来压。

如果坚硬基本顶板为大面积坚硬基本顶板，液压支架推进很长一段距离，坚硬基本顶板也不垮落，液压支架周期性来压周期长、烈度大，容易造成立柱安全阀起跳、爆裂，甚至引发更严重的伤亡事故或设备事故。

国内多家矿井相继出现了立柱压爆、油缸变形等矿压显现异常的情况：2000年的鲍店煤矿5308综放工作面突然来压，压死23个支架，压坏16根立柱，压坏上四连杆23个，并把架间管路切断，给生产带来极大困难；2001年济宁三号煤矿6301工作面顶板大面积来压，近70架支架被压死，液压支架损坏严重，支架立柱损坏102根，四连杆机构中的前连杆损坏33件，部分支架立柱柱窝开焊撕裂，个别液压支架立柱底座穿透；2000年徐州矿务局张双楼煤矿7107综采工作面顶板压力异常增大，安全阀开启率达80%以上，部分立柱安全阀开启速度慢，压力表显示支架最大工作阻力达40～50MPa，两根立柱爆裂，煤壁片帮深度达1～3m；2004年9月至2006年12月间，鲍店煤矿发生了三次矿震事故，矿震产生的冲击波将密闭墙摧毁，冲击波及抛出的密闭砖块导致人员伤亡，南屯矿微震台及济宁地震台监测表明，矿区矿震活动十分频繁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法。

为解决上述技术问题，本大面积坚硬基本顶板下煤层的巷道合理布置方法，包括下述步骤：

①.在采煤区段中间自下而上，开挖上山巷道；

②.沿走向自上山巷道向两侧开掘区段运输平巷、区段回风平巷至区段采区边界;

③.在区段采区边界开切眼，切眼两端分别与区段运输平巷、区段回风平巷垂直相交；

④.在区段运输平巷和区段回风平巷之间煤层内开掘斜巷，使斜巷两端距切眼的最小长度≤切眼长度的50%；

⑤.在斜巷内向坚硬基本顶板打多个炮眼，上述炮眼在坚硬基本顶板上沿斜巷均匀分布，且向工作面推进前方倾斜，通风、降尘，瓦斯浓度低于1%后，在各个炮眼装药，放炮，然后再次通风至瓦斯浓度低于1%后，然后在斜巷两端巷口或斜巷内建临时隔风墙。

如此设计，安装液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机和皮带输送机后，即可进行采煤作业。

通过增设斜巷，并在斜巷顶板打眼放炮，采空区坚硬基本顶板垮落时沿斜巷形成坡断面，相当于人工制造一个断层，由于工作面与断层并不平行，因此，工作面推进时，不会产生安全问题。垮落时，坡断面前方的坚硬基本顶板仍然连接在煤层上方的基本顶上，并为下方煤层及液压支架提供可靠支护，垮落部分的坚硬基本顶板上大、下小，垮落时，这部分坚硬基本顶板在下沉的同时沿断面向采空区后方退缩，更能保证工作面的安全。

作为优化，所述斜巷上端与区段回风平巷相通，并向上山巷道倾斜，斜巷下端与区段运输平巷相通，并向切眼倾斜。如此设计，垮落坚硬基本顶板靠近阶段回风巷一侧大，靠近阶段运输巷一侧小，应用于急倾斜、超厚坚硬顶板下采煤进程中效果更好。

采用本发明大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法，在采掘大面积坚硬基本顶板下煤层时，通过增开斜巷，并在斜巷顶板上打向采煤推进前方倾斜的炮眼，放炮后形成坡断面，采煤机经过后，垮落的坚硬基本顶板沿坡断面下滑后退，从而人工控制大面积坚硬基本顶板提前垮落，防止顶板压力过分积聚，保证采煤工作面安全，广泛适于各种大面积坚硬基本顶板下煤层开采作业。

附图说明

下面结合附图对本发明大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法作进一步说明：

图1是应用本大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法时工作面经过前的坚硬基本顶板、煤层、采煤工作面及斜巷剖面结构示意图（沿走向方向剖切）；

图2是应用本大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法时工作面经过后的坚硬基本顶板、煤层、采煤工作面及斜巷剖面结构示意图（沿走向方向剖切）

图3是应用本大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法时斜巷及炮眼与各种巷道位置关系立体局部剖面结构示意图。

图中：1为上山巷道、2为区段运输平巷、3为区段回风平巷、4为切眼、5为斜巷、6为坚硬基本顶板、7为炮眼、8为坡断面、9为采空区、10为垮落区、11为运输大巷、12为副井、13为主井、14为工作面。

具体实施方式

实施方式一：如图1-3所示，本大面积坚硬基本顶板下煤层的巷道合理布置方法，包括下述步骤：①.在采煤区段中间自下而上，开挖上山巷道1；

②.沿走向自上山巷道1向两侧开掘区段运输平巷2、区段回风平巷3至区段采区边界;

③.在区段采区边界开切眼4，切眼4两端分别与区段运输平巷2、区段回风平巷3垂直相交；

④.在区段运输平巷2和区段回风平巷3之间煤层内开掘斜巷5，使斜巷5两端距切眼的最小长度≤切眼4长度的50%，例如：若区段采区切眼长度为200米，则应在切眼前方100米处开挖斜巷。

由生产实践可知：采空区达到正方形时，最易出现顶板大面积异常来压，这样设计可以最大限度发挥斜巷5的作用，避免顶板大面积异常来压。

⑤.在斜巷5内向坚硬基本顶板6打多个炮眼7，上述炮眼7在坚硬基本顶板6上沿斜巷5均匀分布，各炮眼7深度应足以穿透坚硬基本顶板或达到穿透坚硬基本顶板所需深度的60-80%，各炮眼垂直于斜巷5中心线，即各炮眼7与斜巷5中心线夹角∠A=90°各炮眼7均向工作面推进前方倾斜，炮眼7与过炮眼端点的垂线夹角∠B=30～60°，优选40～45°，∠C为斜巷与区段平巷的夹角。

∠B角度过大，形成的坡断面8容易被压破，而且垮落的坚硬基本顶板6不容易沿坡断面8向后滑动，∠B角度越大，炮眼7深度越大，钻孔工作量越大，爆破裂隙越复杂，越不容易生成坡断面8，∠B角度过小，不利于安全。

通风、降尘，瓦斯浓度低于1.0%后，在各个炮眼7内装药，放炮，然后再次通风至瓦斯浓度低于1.0%后，然后在斜巷5两端巷口或斜巷5内建临时隔风墙（图中未示出）。安装液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机和皮带输送机，进行采煤作业。

所述斜巷5上端与区段回风平巷3相通，并向上山巷道1倾斜，斜巷下端5与区段运输平巷2相通，并向切眼4倾斜。斜巷5与区段平巷（即区段运输平巷2或区段回风平巷3）夹角∠C=40～45°。

Claims (1)

1.一种大面积坚硬顶板下的巷道合理布置方法，包括下述步骤：

①.在采煤区段中间自下而上，开挖上山巷道；

②.沿走向自上山巷道向两侧开掘区段运输平巷、区段回风平巷至区段采区边界；

③.在区段采区边界开切眼，切眼两端分别与区段运输平巷、区段回风平巷垂直相交；

④.在区段运输平巷和区段回风平巷之间煤层内开掘斜巷，使斜巷上下端距切眼的最小长度≤切眼长度的50％，所述斜巷上端与区段回风平巷相通，并向上山巷道倾斜，斜巷下端与区段运输平巷相通，并向切眼倾斜；

⑤.在斜巷内向坚硬基本顶板打多个炮眼，上述炮眼在坚硬基本顶板上沿斜巷均匀分布，且向工作面推进前方倾斜，通风、降尘，斜巷瓦斯浓度低于1.0％后，在各个炮眼装药，放炮，然后再次通风至瓦斯浓度低于1.0％后，然后在斜巷两端巷口或斜巷内建临时隔风墙。