CN104775819A - 一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法 - Google Patents

一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，采用充填开采条带和综采工作面协调布置，每两个充填开采条带之间布置一个综采工作面，充填开采条带完成回采后，回采巷道采用沿空留巷的办法留设作为中间的综采工作面的回采巷道使用，充填工作面仰斜布置，前进式开采，综采工作面俯斜布置，后退式开采，充填开采条带宽度35~45m，综采工作面宽度是充填条带的3~4倍，该方法不仅从根本上解决了回采巷道受临近采空区集中应力影响的问题，有效地控制了沿空留巷围岩的矿压显现，减小了巷道的围岩变形，保证了采区工作面的安全回采，而且沿空留巷的技术减少了工作面之间保护煤柱造成的资源损失，提高了采区资源的回收率。

Description

一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法
技术领域
本发明涉及煤矿一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，尤其是采用充填开采条带和综采工作面协调布置进行回采巷道矿压控制的煤层开采方法。
背景技术
在我国东部，随着浅埋煤炭资源的逐渐枯竭，许多矿井进入了对埋深超过800m的深部煤炭的开采阶段，为了提高这部分煤炭资源的回收率，矿井采区工作面之间一般只留设5~8m的小煤柱作为工作面的保护煤柱。在实际生产过程中，当煤层倾角较大时，工作面回采巷道在高地应力、临近采空区的集中应力和煤层倾角等因素的影响下围岩变形严重，导致工作面不得不经常停工来对巷道进行维修，以保证正常的通风、运输和行人，严重影响着工作面的安全高效回采，而且需要投入巨大的人力、物力和财力来对巷道进行后期维护。
目前，针对这类问题，国内外常用的解决办法主要有：加强工作面回采巷道的支护强度、加宽相邻工作面之间的保护煤柱至40~60m，虽然这些办法一定程度上维护了巷道围岩的稳定，但两种办法中，前者没有从根本上解决巷道围岩矿压过大的问题，而后者加宽保护煤柱的宽度降低了采区煤炭资源的回收率，造成了资源的浪费。所以，针对深部倾斜煤层开采，研究一种既能对回采巷道矿压进行控制同时保证资源回收率的采区回采方法已成为深部煤炭开采矿井急需解决的重大技术难题。
发明内容
本发明的目的是针对深部倾斜煤层工作面回采巷道矿压过大的问题，结合充填开采优势，提供一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，其具体步骤为：
a.在开采块段内掘进一条运输斜巷和一条轨道斜巷，其中，运输斜巷与运输集中巷相连，轨道斜巷与轨道集中巷相连，构成完整的运输与通风回路，形成填充开采条带Ⅰ；
b.采用综掘机在充填开采条带Ⅰ的停采线处掘出充填开采条带开切眼；
c.充填开采条带Ⅰ采用充填开采的方法进行回采，工作面仰斜布置，前进式开采，对充填开采条带采空区进行充填处理；
d.在充填开采条带1回采过程中，重复a~b过程，布置充填开采条带Ⅱ；
e.充填开采条带Ⅱ的开切眼布置以及工作面回采方式与充填开采条带Ⅰ相同；
f.充填开采条带Ⅰ和充填开采条带Ⅱ的回采巷道均采用沿空留巷处理；
g.在充填开采条带Ⅰ和充填开采条带Ⅱ之间布置综采工作面Ⅰ，充填开采条带Ⅰ的运输斜巷和充填开采条带Ⅱ的轨道斜巷分别作为综采工作面Ⅰ的运输斜巷和轨道斜巷使用；
h.在充填开采条带Ⅱ回采过程中，采用综掘机在综采工作面Ⅰ的边界处掘出综采工作面开切眼，从而形成完整的通风回路；
i.综采工作面Ⅰ采用俯斜布置，后退式开采，综采工作面采空区直接垮落处理；
j.在综采工作面Ⅰ回采过程中，重复a步骤，再掘进一条运输斜巷和轨道斜巷，形成充填开采条带Ⅲ；
k.在充填开采条带Ⅱ和充填开采条带Ⅲ之间布置综采工作面Ⅱ；充填开采条带Ⅲ和综采工作面Ⅱ的工作面布置、回采工艺、接替顺序分别与充填开采条带Ⅱ、综采工作面Ⅰ的相同；
l.重复a~k过程完成整个开采块段的煤层回采。
所述充填开采条带Ⅰ、充填开采条带Ⅱ和充填开采条带Ⅲ的工作面长度均为35~45m。
所述综采工作面Ⅰ和综采工作面Ⅱ的工作面长度相同，分别为充填开采条带工作面长度的3~4倍。
本发明的有益效果是：在深部倾斜煤层中，采用充填开采条带和综采工作面协调布置，每两个充填开采条带之间布置一个综采工作面，充填条带完成回采后，回采巷道采用沿空留巷的办法留设作为综采工作面的回采巷道使用；充填工作面仰斜布置，综采工作面俯斜布置，充填工作面仰斜布置有利于采空区充填物料的夯实，保证充填效果，综采工作面俯斜布置，有利于工作面设备和前方煤壁的稳定；与此同时，充填工作面采空区的充填处理从根本上解决了回采巷道受临近采空区集中应力影响的问题，有效的控制了沿空留巷围岩的矿压显现，减小了巷道的围岩变形，保证了采区工作面的安全高效回采；采用充填开采沿空留巷的技术使得采区工作面之间不用再留设保护煤柱，提高了采区资源的回收率。该方法为我国煤矿深部倾斜煤层的开采提供了一条新的技术途径，其工艺简单，生产效率高，资源回收率高。
附图说明
图1为本发明一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法平面布置图。
图中：1-运输斜巷，2-轨道斜巷，3-运输集中巷，4-轨道集中巷，5-充填开采条带Ⅰ，6-充填开采条带Ⅱ，7-停采线，8-充填开采条带开切眼，9-充填开采条带采空区，10-综采工作面Ⅰ，11-综采工作面开切眼，12-综采工作面采空区，13-充填开采条带Ⅲ，14-综采工作面Ⅱ。
具体实施方式
 下面结合附图及实话例对本发明作进一步的描述。
以某矿深部倾斜煤层采区回采为例，该矿正在开采Ⅲ5采区的7号煤层，煤层埋深-620m~-950m，平均倾角15°，直接顶平均厚度1.40m，主要为灰色泥岩，基本顶平均厚度5.52m，主要为深灰色砂质泥岩，直接底平均厚度4.15m，主要为灰黑色泥岩。在同水平临近采区回采过程中，工作面之间留设7m的小煤柱，回采巷道在试用期间断面收缩率达到60%，针对这种情况，Ⅲ5采区采用充填开采条带和综采工作面协调布置的煤层开采方法来对巷道矿压进行控制，具体实施如下：
a.在开采块段内掘进CT501工作面运输斜巷1和CT501工作面轨道斜巷2，运输斜巷1与运输集中巷3相连，轨道斜巷2和轨道集中巷4相连，构成完整的运输与通风回路，形成填充开采条带Ⅰ5；
b.采用综掘机在充填开采条带Ⅰ5的停采线7处掘出充填开采条带开切眼8；
c.充填开采条带Ⅰ5采用充填开采的方法进行回采，工作面仰斜布置，前进式开采，对充填开采条带采空区9进行充填处理；
d.在充填开采条带Ⅰ5回采过程中，在开采块段内再掘进CT503工作面运输斜巷1和CT503工作面轨道斜巷2，运输斜巷1与运输集中巷3相连，轨道斜巷2和轨道集中巷4相连，构成完整的运输和通风回路，形成充填开采条带Ⅱ6；
e.充填开采条带Ⅱ6的开切眼布置以及工作面回采方式均与充填开采条带Ⅰ5相同；
f.充填开采条带Ⅰ5和充填开采条带Ⅱ6的回采巷道均采用沿空留巷处理；
g.在充填开采条带Ⅰ5和充填开采条带Ⅱ6之间布置综采工作面Ⅰ10，充填开采条带Ⅰ5的运输斜巷1和充填开采条带Ⅱ6的轨道斜巷2分别作为综采工作面Ⅰ10的运输斜巷1和轨道斜巷2使用；
h.在充填开采条带Ⅱ6回采过程中，采用综掘机在综采工作面Ⅰ10的边界处掘出综采工作面开切眼11从而形成完整的通风回路；
i.综采工作面Ⅰ10采用俯斜布置，后退式开采，综采工作面采空区12直接垮落处理；
j.在综采工作面Ⅰ10回采过程中，重复a步骤，再掘进CT505工作面运输斜巷1和轨道斜巷2，形成充填开采条带Ⅲ13；
k.在充填开采条带Ⅱ6和充填开采条带Ⅲ13之间布置综采工作面Ⅱ14；充填开采条带Ⅲ13和综采工作面Ⅱ14的工作面布置、回采工艺、接替顺序，分别与充填开采条带Ⅱ6、综采工作面Ⅰ10的相同；
l.重复a~k过程完成整个Ⅲ5采区的煤层回采。
所述轨道斜巷2和运输斜巷3的高×宽=2.7×4.6m。
所述充填开采条带Ⅰ5、充填开采条带Ⅱ6和充填开采条带Ⅲ13的工作面长度均为45m。
所述综采工作面Ⅰ10和综采工作面Ⅱ14的工作面长度为均为170m，是充填开采条带工作面长度的3.8倍。
所述充填开采条带Ⅰ5工作面回采期间，轨道斜巷2巷道围岩变形测点的最大顶底板移近量为46mm，仅为巷道宽度的1.7%，最大两帮移近量为137mm，仅为留巷高度的2.98%，围岩变形较小，说明矿压得到有效控制。
所述综采工作面Ⅰ10回采期间，作为沿空留巷处理的轨道斜巷2在工作面前方不同位置的围岩变形量随着与工作面距离越大，顶底板及两帮移近量均呈一个逐渐变小的变化过程，围岩变形量最大的测点处，顶底板及两帮的移近量分别为113mm和350mm，分别占留巷高度和宽度的4.2%和7.6%，围岩变形较小，说明矿压同样得到有效控制。

Claims (3)

1.一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，其特征是，其具体步骤为：
a.在开采块段内掘进一条运输斜巷和一条轨道斜巷，其中，运输斜巷与运输集中巷相连，轨道斜巷与轨道集中巷相连，构成完整的运输与通风回路，形成填充开采条带Ⅰ；
b.采用综掘机在充填开采条带Ⅰ的停采线处掘出充填开采条带开切眼；
c.充填开采条带Ⅰ采用充填开采的方法进行回采，工作面仰斜布置，前进式开采，对充填开采条带采空区进行充填处理；
d.在充填开采条带1回采过程中，重复a~b过程，布置充填开采条带Ⅱ；
e.充填开采条带Ⅱ的开切眼布置以及工作面回采方式与充填开采条带Ⅰ相同；
f.充填开采条带Ⅰ和充填开采条带Ⅱ的回采巷道均采用沿空留巷处理；
g.在充填开采条带Ⅰ和充填开采条带Ⅱ之间布置综采工作面Ⅰ，充填开采条带Ⅰ的运输斜巷和充填开采条带Ⅱ的轨道斜巷分别作为综采工作面Ⅰ的运输斜巷和轨道斜巷使用；
h.在充填开采条带Ⅱ回采过程中，采用综掘机在综采工作面Ⅰ的边界处掘出综采工作面开切眼，从而形成完整的通风回路；
i.综采工作面Ⅰ采用俯斜布置，后退式开采，综采工作面采空区直接垮落处理；
j.在综采工作面Ⅰ回采过程中，重复a步骤，再掘进一条运输斜巷和轨道斜巷，形成充填开采条带Ⅲ；
k.在充填开采条带Ⅱ和充填开采条带Ⅲ之间布置综采工作面Ⅱ；充填开采条带Ⅲ和综采工作面Ⅱ的工作面布置、回采工艺、接替顺序分别与充填开采条带Ⅱ、综采工作面Ⅰ的相同；
l.重复a~k过程完成整个开采块段的煤层回采。
2.根据权利要求1所述的一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，其特征是，所述充填开采条带Ⅰ、充填开采条带Ⅱ和充填开采条带Ⅲ的工作面长度均为35~45m。
3.根据权利要求2所述的一种深部倾斜煤层回采巷道矿压控制开采方法，其特征是，所述综采工作面Ⅰ和综采工作面Ⅱ的工作面长度相同，分别为充填开采条带工作面长度的3~4倍。
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