CN103953348A - 一种大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法 - Google Patents

一种大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法 Download PDF

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郭金帅
梁继猛
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Abstract

一种大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法。通过在上区段工作面运输平巷和下区段工作面回风平巷之间留设区段隔离煤柱，待上区段工作面按常规采煤工艺开采完毕后，在下区段工作面开采过程中，在工作面后方下区段回风平巷内打通留设的区段隔离煤柱，迫使上区段工作面采空区堆积的冒落矸石滑落充填到下区段工作面采空区上部。解决了大倾角/急倾斜煤层开采工作面沿倾向充填不均匀，上部采空区充填不实顶板“悬空”的难题。保障了大倾角/急倾斜工作面的上部顶板安全。其方法操作简单，成本低廉，安全高效。

Description

一种大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法
技术领域
本发明涉及一种煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法，尤其是一种适用于井下煤炭开采的大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法。
背景技术
大倾角/急倾斜煤层至今在学术界和工程界还没有统一的定义。一般认为采空区冒落矸石的自然安息角≥35°时为大倾角/急倾斜煤层。当煤层的倾角≥35°时，冒落矸石滑(滚)落形成采空区的下部填满上部悬空，从而形成不同于35°以下煤层的矿压显现规律。因为倾角太大，底板稍有扰动，矸石就很容易失去稳定，一旦破坏，由于煤层倾角大于冒落矸石的自然安息角，也会向下滑移，而且破坏滑移区还可能向上蔓延，工作面的设备也随之向下滑移。由于煤层倾角较大，大倾角/急倾斜工作面在开采过程中会出现不同于缓倾斜走向长壁工作面的矿压显现规律和技术问题。
目前，大倾角/急倾斜煤层开采中通常不处理区段隔离煤柱，采空区顶板自行冒落堆积。这种处理方法存在以下问题：
(1)由于煤层角度大于冒落矸石的自然安息角，因此大倾角/急倾斜工作面在开采过程中，顶板冒落矸石不能像缓倾斜工作面那样在原地停留堆积，而是沿工作面向下滚(滑)，导致了工作面沿倾斜方向形成不均匀充填带(上部悬空，中部填满，下部填实)，影响沿工作面倾斜方向的矿山压力分布和顶板及上覆岩层的移动。
(2)大倾角/急倾斜工作面冒落矸石形成上虚下实的状态，工作面下部对顶板的支撑作用大于上部，使周期来压布步距沿工作面倾斜方向有明显的分段特征表现为：中部来压步距最小，动载系数最大，两侧顶板来压步距较大，动载系数较小。
由于煤层倾角较大，采用传统的不处理区段隔离煤柱方法易造成大倾角/急倾斜工作面倾向方向充填不均匀，工作面上部充填不实，工作面上部顶板“悬空”，顶板较难控制。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的的问题，提供一种方法简单、解决顶板“悬空”不易控制的煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法。
技术方案：本发明的大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法，包括按常规采煤工艺对区段煤层进行开采，步骤如下：
a.在上区段工作面运输平巷和下区段回风平巷之间留设区段隔离煤柱；
b.按常规采煤工艺开采上区段工作面，采用全部垮落法处理采空区，使冒落的矸石自行垮落堆积在上区段采空区的下部，待上区段工作面开采完毕后进行下区段工作面的开采；
c.下区段工作面开采过程中，先不对区段隔离煤柱进行处理，使冒落的矸石自行垮落堆积在下区段工作面采空区的下部，之后再在下区段工作面的后方下区段回风平巷内打通留设的区段隔离煤柱，迫使上区段工作面内采空区堆积的冒落矸石滑落充填到下区段工作面采空区上部，与下区段工作面采空区的下部的冒落矸石一并形成对采空区顶板的支撑体；
d重复步骤1、2、3，直至完成所有区段采煤工作面的开采。
所述区段隔离煤柱的宽度不大于2倍的下区段工作面机采高度，且不小于5m。
有益效果：本发明的通过在上区段工作面运输平巷和下区段工作面回风平巷之间留设区段隔离煤柱，待上区段工作面开采完毕后，在下区段工作面开采过程中，在工作面后方下区段回风平巷内打通留设的区段隔离煤柱，迫使上区段工作面采空区堆积的冒落矸石滑落充填到下区段工作面采空区上部，打通过程中下区段工作面正常开采，不影响生产。通过打通留设的区段隔离煤柱，释放上区段工作面采空区堆积的矸石充填到下区段工作面采空区上部，解决了大倾角/急倾斜煤层开采工作面沿倾向充填不均匀，上部采空区充填不实顶板“悬空”的难题。对顶板条件相对较差的大倾角/急倾斜煤层开采极为有利，适用范围广。其方法操作简单，成本低廉，安全高效，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明上区段工作面开采后采空区矸石堆积示意图；
图2是本发明下区段工作面开采后采空区矸石堆积示意图；
图3是本发明打通区段隔离煤柱后采空区矸石堆积示意图。
图中：1-下区段运输平巷，2-下区段工作面，3-下区段回风平巷，4-区段隔离煤柱，5-上区段运输平巷，6-上区段工作面，7-上区段回风平巷，8-区冒落矸石。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法，具体步骤如下：
a.按已有技术常规采煤工艺对区段煤层进行开采，在上区段工作面运输平巷5和下区段回风平巷3之间留设区段隔离煤柱4，所述区段隔离煤柱4的宽度不大于2倍的下区段工作面机采高度，且不小于5m，如图1所示；
b.按已有技术常规采煤工艺开采上区段工作面6，采用全部垮落法处理采空区，使冒落的矸石自行垮落堆积在上区段6采空区的下部，待上区段工作面6开采完毕后进行下区段工作面2的开采，如图2所示；
c.在下区段工作面2开采过程中，先不对区段隔离煤柱4进行处理，使冒落的矸石自行垮落堆积在下区段工作面2采空区的下部，之后再在下区段工作面2的后方下区段回风平巷3内打通留设的区段隔离煤柱4，迫使上区段工作面6内采空区堆积的冒落矸石8滑落充填到下区段工作面2采空区上部，形成对采空区顶板的支撑体，解决了大倾角/急倾斜煤层开采工作面沿倾向充填不均匀，上部采空区充填不实顶板“悬空”的难题，如图3所示；
d.重复步骤1、2、3，直至完成所有区段采煤工作面的开采。

Claims (2)

1.一种大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法，包括按常规采煤工艺对区段煤层进行开采，其特征在于：
a.在上区段工作面运输平巷(5)和下区段回风平巷(3)之间留设区段隔离煤柱(4)；
b.按常规采煤工艺开采上区段工作面(6)，采用全部垮落法处理采空区，使冒落的矸石自行垮落堆积在上区段(6)采空区的下部，待上区段工作面(6)开采完毕后进行下区段工作面(2)的开采；
c.下区段工作面(2)开采过程中，先不对区段隔离煤柱(4)进行处理，使冒落的矸石自行垮落堆积在下区段工作面(2)采空区的下部。之后再在下区段工作面(2)的后方打通留设的区段隔离煤柱(4)，迫使上区段工作面(6)内采空区堆积的冒落矸石(8)滑落充填到下区段工作面(2)采空区上部，与下区段工作面(2)采空区的下部的冒落矸石一并形成对采空区顶板的支撑体；
d重复步骤1、2、3，直至完成所有区段采煤工作面的开采。
2.根据权利1要求的大倾角/急倾斜煤层采空区矸石协同利用控制顶板方法，其特征在于：所述区段隔离煤柱(4)的宽度不大于2倍的下区段工作面(2)机采高度，且不小于5m。
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