CN105673014A - 坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，属于煤矿开采技术领域。该方法首先确定关键层断裂步距L₀，在所开采煤层一次布置多个连续的区段；然后开掘区段一上下顺槽及开切眼，对区段一进行回采的同时开掘区段三上下顺槽及开切眼；待区段一回采完毕后，对区段三进行回采，并同时掘进区段五上下顺槽及开切眼；待区段三回采完毕后，对区段五进行开采，并根据矿压观测获取区段二内应力场宽度，在内应力场掘进中间工作面上、下顺槽，待区段五回采完毕后，对区段二进行开采等步骤…，依次完成对其它区段的开采。本发明通过合理设计工作面参数和回采巷道掘进时间，既能有效控制跳采工作面冲击地压的发生，又能为工作面及时接替提供充足时间。

Description

坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法。

背景技术

坚硬顶板条件由于坚硬顶板储存大量弯曲弹性能，在破断过程中很容易诱发冲击地压发生。工作面开采后，为保证下一工作面正常接替，需要在工作面开采完毕前掘进下一工作面回采巷道。若在支承压力高峰掘进，有不可避免的冲击危险；若在原岩应力场掘进需要留设大煤柱浪费了大量煤炭资源；若采用小煤柱护巷在在内应力场中掘进巷道，需要滞后于上一工作面较远距离，待上覆岩层沉降稳定后才能掘进，不利于工作面的正常接替。

发明内容

本发明针对坚硬顶板条件下工作面冲击地压和接替存在的难题，提供了一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，该方法既能有效控制跳采工作面冲击地压的发生，又能为工作面及时接替提供充足时间。

其技术解决方案包括：

一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，依次包括以下步骤：

步骤一、根据岩层柱状图，确定所采煤层上覆岩层关键层，并根据现场矿压观测确定关键层断裂步距L₀；

步骤二、在所开采煤层一次布置多个连续的区段，依次为区段一、区段二…区段N，N≥五；

步骤三、开掘区段一上、下顺槽及开切眼，并使区段一的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤四、对区段一进行回采，同时掘进区段三上、下顺槽及开切眼，并使区段三的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤五、对区段三进行回采，同时掘进区段五上、下顺槽及开切眼，要求区段五的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤六、对区段五进行回采，同时根据现场矿压观测确定区段二内应力场宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段二上、下顺槽；

步骤七、待区段五开采完毕后，对区段二进行回采，同时根据现场矿压观测确定区段四内应力场宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段四上、下顺槽；

步骤八、待区段二回采完毕后，对区段四进行回采；

步骤九、重复步骤三～步骤八，完成对剩余区段的开采。

作为本发明的一个优选方案，按照式(1)计算各岩层初次断裂步距，取断裂步距最大的岩层作为工作面上覆岩层关键层；

$L_0=\sqrt{\frac{2m\[{\mathrm{\σ}}_t\]}{\mathrm{\γ}}}---\left(1\right)$

式中，L₀为岩层初次断裂步距；

m为岩层厚度；

[σt]为岩层抗拉强度；

γ为岩层容重，取2.5t/m³。

本发明所带来的有益技术效果为：

第一、工作面长度大于关键层断裂步距可保证顶关键层断裂，关键层弯曲弹性能释放；

第二、采用跳采方案，保证间隔工作面回采巷道掘进时间充足，工作面可以及时接替；

第三、采用跳采方案，在回采巷道掘进前，为上覆岩层充分沉降提供了充分的时间；

第四、在内应力掘进巷道，采用小煤柱护巷，避免了冲击地压灾害的发生，最大限度减少了煤柱资源的浪费。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明区段一开掘状态示意图；

图2为本发明区段一回采状态以及区段三开掘状态示意图；

图3为本发明区段三回采状态以及区段五开掘状态示意图；

图4为本发明区段五回采状态以及区段二回采状态示意图；

图5为本发明区段二回采以及区段四开掘状态示意图；

图6为本发明区段四回采状态示意图；

图7为本发明工作面布置参数图；

图中，1、区段一，2、区段一上顺槽、3、开切眼，4、区段一下顺槽，5、区段三，6、区段三上顺槽，7、区段三下顺槽，8、区段五，9、区段五上顺槽，10、区段五下顺槽，11、区段二，12、内应力场，13、内应力场，14、区段四，15、内应力场，16、内应力场，17、区段二上顺槽，18、区段二下顺槽，19、区段四上顺槽，20、区段四下顺槽，21、关键层。

具体实施方式

本发明提出了一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

首先根据式(1)计算各岩层初次断裂步距，取断裂步距最大的岩层作为工作面上覆岩层关键层，然后结合现场矿压观测获取关键层断裂步距；

$L_0=\sqrt{\frac{2m\[{\mathrm{\σ}}_t\]}{\mathrm{\γ}}}---\left(1\right)$

式中，L₀为岩层初次断裂步距；

m为岩层厚度；

[σt]为岩层抗拉强度；

γ为岩层容重，取2.5t/m³。

如图1所示，在预开采煤层处从左到右依次布置连续区段的煤层，分别为区段1、区段二11、区段三5、区段四14、区段五8…区段N，其中，N≥五，结合图1至图3所示，本发明以依次划分的区段一1、区段二11、区段三5、区段四14和区段五8来详细说明。

本发明，坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，结合图4至图7，具体包括以下步骤：

步骤一、在划分好区段的基础上，首先开掘区段一上顺槽2、区段一下顺槽4及开切眼3，并要求区段一1工作面长度L大于关键层21断裂步距L₀；

步骤二、对区段一1进行回采，同时掘进区段三5上顺槽6、区段三下顺槽7及开切眼；

步骤三、待区段一1回采完毕，对区段三5进行回采，同时掘进区段五上顺槽9、区段五下顺槽10及开切眼，要求区段五8工作面长度大于关键层断裂步距；

步骤四、待区段三回采完毕后，对区段五进行开采，同时根据现场矿压观测获取区段二内应力场12、13的宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段二上顺槽17、区段二下顺槽18；

步骤五、待区段五开采完毕后，对区段二进行回采，同时根据现场矿压观测获取区段四内应力场15、16的宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段四上顺槽19、区段四下顺槽20；

步骤六、待区段二回采完毕后，对区段四进行回采；

步骤七、依次重复步骤一、步骤二…步骤六，完成对其它区段的开采。

下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

实施例1：

下面以某矿为例，对本发明的一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法进行举例说明。

已知地质条件：

某矿十采区采用全厚放顶煤开采3上厚煤层，其顶板岩性从下而上依次为：粉砂岩(3.56m)，粗砂岩(18.02m)，粉砂岩(2.74m)，铝质泥岩(5.99m)，粉砂岩(9.88m)，中砂岩(6.49m)，铝质泥岩(9.85m)，砂岩(2.82m)，铝质泥岩(7.17m)，中砂岩(0.81m)，粘土岩(3.31m)，中砂岩(1.23m)，砂岩(1.99m)，细砂岩(19.45m)，砂页岩(11.53m)，粗粒砂岩(13.15m)，砂页岩(9.65m)，细粉砂岩(200m)，表土层(120m)。该矿覆岩力学参数表见表1。

其底板岩性从上而下依次为：粉砂岩为主(1.06m)，粉细砂岩为主(13.07m)。

为避免冲击地压危害，减少煤柱留设过多，造成过多的煤炭资源浪费，现决定内应力场掘巷，小煤柱护巷，同时避免冲击地压，同时为了使工作面可以及时接替，十采区采用跳采方案。

具体施工过程如下：

步骤一、首先根据式(1)计算各岩层初次断裂步距，取断裂步距最大的岩层作为工作面上覆岩层关键层，然后结合现场矿压观测获取关键层断裂步距L₀

$L_0=\sqrt{\frac{2m\[{\mathrm{\σ}}_t\]}{\mathrm{\γ}}}$

根据计算，表1中序号2细砂岩为关键层，结合现场矿压观测，获取关键层断裂步距为300m。

如图1所示，在预开采煤层处从左到右依次布置连续区段的煤层，分别为区段1、区段二11、区段三5、区段四14、区段五8…区段N，结合图1至图3所示，本发明以依次划分的区段一1、区段二11、区段三5、区段四14和区段五8来详细说明。

本发明，坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在划分好区段的基础上，首先开掘区段一上顺槽2、区段一下顺槽4及开切眼3，并设计区段一1工作面长度L为350m，大于关键层21断裂步距L₀＝300m；

步骤二、对区段一1进行回采，同时掘进区段三5上顺槽6、区段三下顺槽7及开切眼；

步骤三、待区段一1回采完毕，对区段三5进行回采，同时掘进区段五上顺槽9、区段五下顺槽10及开切眼，设计区段五8工作面长度L为350m大于关键层断裂步距L₀＝300m；

步骤四、待区段三回采完毕后，对区段五进行开采，同时根据现场矿压观测分析区段二内应力场12、13的宽度为16m，距离煤壁5.5m在内应力场12、13内掘进区段二上顺槽17、区段二下顺槽18；

步骤五、待区段五开采完毕后，对区段二进行回采，同时根据现场矿压观测分析区段四内应力场15、16的宽度为16m，距离煤壁5.5m在内应力场15、16掘进区段四上顺槽19、区段四下顺槽20；

步骤六、待区段二回采完毕后，对区段四进行回采；

步骤七、依次重复步骤一、步骤二…步骤六，完成对其它区段的开采。

十采区采用本发明方案，有效地避免冲击地压灾害的发生，最大限度减少了煤柱资源的浪费，保证了工作面正常接替。

表1岩层参数表

Claims (2)

1.一种坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤一、根据岩层柱状图，确定所采煤层上覆岩层关键层，并根据现场矿压观测确定关键层断裂步距L₀；

步骤二、在所开采煤层一次布置多个连续的区段，依次为区段一、区段二…区段N，N≥五；

步骤三、开掘区段一上、下顺槽及开切眼，并使区段一的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤四、对区段一进行回采，同时掘进区段三上、下顺槽及开切眼，并使区段三的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤五、对区段三进行回采，同时掘进区段五上、下顺槽及开切眼，要求区段五的工作面长度大于关键层断裂步距L₀；

步骤六、对区段五进行回采，同时根据现场矿压观测确定区段二内应力场宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段二上、下顺槽；

步骤七、待区段五开采完毕后，对区段二进行回采，同时根据现场矿压观测确定区段四内应力场宽度，采用小煤柱护巷方案在内应力场掘进区段四上、下顺槽；

步骤八、待区段二回采完毕后，对区段四进行回采；

步骤九、重复步骤三～步骤八，完成对剩余区段的开采。

2.根据权利要求1所述的坚硬顶板跳采工作面冲击地压控制方法，其特征在于：按照式(1)计算各岩层初次断裂步距，取断裂步距最大的岩层作为工作面上覆岩层关键层；

$L_0=\sqrt{\frac{2m\[{\mathrm{\σ}}_t\]}{\mathrm{\γ}}}---\left(1\right)$

式中，L₀为岩层初次断裂步距；

m为岩层厚度；

[σt]为岩层抗拉强度；

γ为岩层容重，取2.5t/m³。