CN107387084B - 一种沿空留巷减少切顶深度的施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，属于矿井支护领域。主要包括以下步骤：(1)开掘工作面巷道形成Y型通风系统；(2)在辅助进风巷施工炮孔定向预裂顶板；(3)将工作面支架全部或部分改为放顶煤长尾梁支架，工作面回采时，放顶煤长尾梁支架将冒落的矸石经皮带机、破碎机、下扬输送机抛至辅助进风巷侧；(4)沿巷道边缘采用单体液压支柱和钢筋网护巷，与采空区定向爆破的矸石形成巷帮；(5)待工作面采空区垮落稳定后，喷浆密闭采空区；(6)重复步骤(2)～(5)形成连续巷旁支护体，实现Y型通风无煤柱开采。采用该发明能减少切顶孔深度，减少爆破和施工费用；利用采空区矸石支撑，提高巷道维护效果；降低留巷成本和劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种沿空留巷巷旁支护技术领域，尤其是一种适用于井下中厚煤层的沿空留巷减少切顶深度的施工方法。
背景技术
沿空留巷具有一系列突出优点而广受工程技术人员的关注，沿空留巷是在工作面后方构筑一道巷旁支护体，将巷道保留下来作为下一个工作面使用。专利号为ZL201210003666.3公开了一种长壁工作面无煤柱开采方法，在工作面前方通过施工聚能环炮孔，将顶板预裂，然后在工作面矿山压力的作用下，在工作面后方自动形成巷帮。采用这个方法，无需专门施工巷旁充填体，即可留巷，成本较低，但随着采高的加大，所施工的聚能环炮孔深度成倍增加，爆破效果也随着炮孔深度的增加而减弱。因此，如何减小炮孔深度就成为该领域工程技术人员急待解决的一个问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种施工简单、劳动强度小、充分利用采空区矸石支撑顶板，减少切顶深度的沿空留巷施工方法。
技术方案：本发明的中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，包括以下步骤：
a.开掘工作面主进风巷、辅助进风巷、开切眼和回风巷巷道，形成工作面回采系统；
b.在工作面前方的辅助进风巷紧邻开采帮顶板施工切顶炮孔，采用定向聚能环爆破，炮孔深度根据等价采高及采空区矸石的压实量确定，沿着回风巷巷道走向方向定向预裂顶板；
c.将工作面上的普通液压支架部分改为放顶煤长尾梁支架，并在工作面后方布置刮板输送机、破碎机、皮带输送机和下扬输送机，工作面回采时，放顶煤长尾梁支架将工作面后方冒落的矸石经刮板输送机、破碎机、皮带输送机和下扬输送机抛至辅助进风巷边缘位置；
d.在工作面后方，紧邻辅助进风巷巷道边缘采用单体液压支柱和钢筋网护巷，防止矸石窜入保留的辅助进风巷巷道内；在矿山压力作用下，采空区定向爆破的顶板压实在矸石上，形成巷帮；
e.待工作面采空区垮落稳定后，喷浆密闭采空区矸石堆积区，防止漏风和遗煤自燃；
f.随着工作面的不断推进，重复步骤b～e多次，形成作为下一个工作面使用的巷旁支护体，实现Y型通风和无煤柱开采。
所述炮孔深度的计算式为：
Md＝Mη+(1-η)(hz+hq) (2)
其中，Hm为切顶炮孔深度；Kp为顶板岩层碎胀系数；Md为等价采高，m；M为实际采高，m；η为矸石剩余压实度；hz为矸石充填前顶板下沉量，m；hq为欠接顶量。
所述的炮孔直径为30～50mm，炮孔偏向采空区侧0°～10°,炮孔排距为0.8～2.0m。
所述的刮板输送机长度小于放顶煤支架的总长度。
所述采空区矸石堆积区的宽度为3～15m，下扬输送机的长度不大于采空区矸石堆积区的宽度。
有益效果：本发明充分利用采空区矸石支撑顶板，将矸石运至留巷侧，相当于减少开采厚度，从而减少了切顶炮孔深度，与现有技术相比，具有以下优点：
1)减少切顶孔深度，减少炸药用量，降低施工成本；
2)工艺简单、方便施工，工人易掌握；
3)合理利用采空区矸石，提高巷道维护效果。
附图说明
图1是本发明的沿空留巷减少切顶深度的方法的布局示意图；
图2是本发明的工作面前方炮孔施工剖面图；
图3是本发明的放顶煤长尾梁支架及其下方矸石运输示意图；
图4是本发明的工作面后方留巷和设备剖面示意图；
图5是本发明的工作面后方留巷顶板垮落示意图。
图中：1-工作面主进风巷，2-辅助进风巷，3-炮孔，4-放顶煤长尾梁支架，5-刮板输送机，6-破碎机，7皮带输送机，8-下扬输送机，9-单体液压支柱，10-钢筋网，11-采空区，12-采空区矸石堆积区，13-混凝土喷浆层，14-回风巷，15-普通液压支架，16-开切眼，17-顶板。
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：
本发明的中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，包括以下步骤：
a.开掘工作面主进风巷1、辅助进风巷2、开切眼16和回风巷14，形成工作面回采系统；
b.在工作面前方的辅助进风巷2紧邻开采帮顶板施工切顶炮孔，采用定向聚能环爆破，炮孔3的深度根据等价采高及采空区矸石压实率来确定，沿着辅助进风巷2走向方向定向预裂顶板，采用现有的长壁工作面无煤柱开采方法施工；所述的炮孔3直径为30～50mm，炮孔偏向采空区侧0°～10°,炮孔排距为0.8～2.0m。
c.将工作面上的普通液压支架15部分改为放顶煤长尾梁支架4，并在工作面后方布置刮板输送机5、破碎机6、皮带输送机7和下扬输送机8，工作面回采时，放顶煤长尾梁支架4将工作面后方冒落的的采空区11矸石经刮板输送机5、破碎机6、皮带输送机7和下扬输送机8抛至辅助进风巷2边缘位置，形成采空区矸石堆积区12；；所述的刮板输送机长度小于放顶煤支架的总长度。
d.在工作面后方，紧邻辅助进风巷2巷道边缘采用单体液压支柱7和钢筋网10护巷，防止矸石窜入保留的辅助进风巷2的巷道内；在矿山压力作用下，对工作面后方的采空区定向爆破，经定向爆破的顶板17垮落压实在矸石上，形成巷帮；
e.待工作面采空区11垮落稳定后，沿巷帮边缘喷浆混凝土密闭采空区矸石堆积区12，使混凝土喷浆层13密闭采空区，防止漏风和遗煤自燃；所述采空区矸石堆积区12的宽度为3～15m，下扬输送机8的长度不大于采空区矸石堆积区12的宽度。
f.随着工作面的不断推进，重复步骤b～e多次，形成作为下一个工作面使用的巷旁支护体，实现Y型通风和无煤柱开采。
所述炮孔深度的计算式为：
Md＝Mη+(1-η)(hz+hq) (2)
其中，Hm为切顶炮孔深度；Kp为顶板岩层碎胀系数；Md为等价采高，m；M为实际采高，m；η为矸石剩余压实度；hz为矸石充填前顶板下沉量，m；hq为欠接顶量。
Claims (5)
1.一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，其特征在于包括以下步骤：
a.开掘工作面主进风巷、辅助进风巷、开切眼和回风巷巷道，形成工作面回采系统；
b.在工作面前方的辅助进风巷紧邻开采帮顶板施工切顶炮孔，采用定向聚能环爆破，炮孔深度根据等价采高及采空区矸石的压实量确定，沿着回风巷巷道走向方向定向预裂顶板；
c.将工作面上的普通液压支架部分改为放顶煤长尾梁支架，并在工作面后方布置刮板输送机、破碎机、皮带输送机和下扬输送机，工作面回采时，放顶煤长尾梁支架将工作面后方冒落的矸石经刮板输送机、破碎机、皮带输送机和下扬输送机抛至辅助进风巷边缘位置；
d.在工作面后方，紧邻辅助进风巷边缘采用单体液压支柱和钢筋网护巷，防止矸石窜入保留的辅助进风巷内；在矿山压力作用下，采空区定向爆破的顶板压实在矸石上，形成巷帮；
e.待工作面采空区垮落稳定后，喷浆密闭采空区矸石堆积区，防止漏风和遗煤自燃；
f.随着工作面的不断推进，重复步骤b～e多次，形成作为下一个工作面使用的巷旁支护体，实现Y型通风和无煤柱开采。
2.根据权利要求1所述的一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，其特征在于：所述炮孔深度的计算式为：
Md＝Mη+(1-η)(hz+hq) (2)
其中，Hm为切顶炮孔深度；Kp为顶板岩层碎胀系数；Md为等价采高，m；M为实际采高，m；η为矸石剩余压实度；hz为矸石充填前顶板下沉量，m；hq为欠接顶量。
3.根据权利要求1所述的一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，其特征在于：所述的炮孔直径为30～50mm，炮孔偏向采空区侧0°～10°,炮孔排距为0.8～2.0m。
4.根据权利要求1所述的一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，其特征在于：所述的刮板输送机长度小于放顶煤长尾梁支架的总长度。
5.根据权利要求1所述的一种中厚煤层沿空留巷减少切顶深度的方法，其特征在于：所述采空区矸石堆积区的宽度为3～15m，下扬输送机的长度不大于采空区矸石堆积区的宽度。
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