CN107725052B - 一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法 - Google Patents

一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,包括以下步骤:1)划定采留开采区,在采留区内掘进形成垂直布置的采留区边界导巷和开采工作面,沿开采方向施工深孔预裂,形成切顶预裂破碎带;2)在开采工作面安装工作面液压支架、割煤机、输送机和巷旁切缝液压支架;3)利用割煤机割出沿空巷道,并通过可伸缩刮板输送机运输煤体;4)利用端头液压支架和巷旁切顶液压支架支护沿空巷道,利用恒阻锚索加固直接顶,并紧悬于基本顶;5)随着开采推进,采空区直接顶沿切顶预裂破碎带滑落,自身高恒阻力的阻锚体梁处于采场侧向卸压带内,并锚固于基本顶之上;6)沿空巷道稳定后,撤除沿空巷道内端头液压支架和巷旁切顶液压支架。

Description

一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法
技术领域
本发明涉及一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,用于在近水平煤层厚度低于4.0m以下开采条件下的长壁工作面开采时,对工作面采空区边缘采用割煤机割出的沿空巷道顶板加固。
背景技术
长期以来,我国煤炭生产一直以长壁开采为主,即将采区划分成若干个区段,每个区段首先掘进上下顺槽作为通风和运输巷道,在完成上区段回采后,下区段运输巷即位于上区段工作面回采后采空区的边缘,由于采场侧向支撑压力的作用和回采动压的反复扰动,造成下区段运输巷顶板压力大,巷道围岩变形大。为解决这一问题,传统长壁开采采取在下区段运输巷也上区段回风巷之间留设煤柱的方法维护下区段运输巷顶板稳定,同时留设一定宽度的煤柱可将下区段工作面与上区段已回采工作面采空区隔离,此种留煤柱维护沿空巷道顶板的采煤方法,引起采煤中出现了先掘后采、采掘分离的开采工艺弊端,进一步导致生产成本高、生产效率低和资源浪费,且由于沿空巷道围岩应力集中,导致冲击动力灾害事故发生。此种开采方法在我国国有大中型煤矿中应用率达到80%以上,造成当前我国煤炭行业出现安全、开采成本和资源浪费问题,制约了我国煤炭工业发展,不符合新时期我国能源发展变革的需求。
发明内容
本发明的目的是针对目前长壁开采中采用一面掘两巷、留煤柱的传统开采方法所带来的生产、安全、技术难题,提供了一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,该方法以采留一体代替先掘后采的工序,取消采用留煤柱维护巷道顶板稳定的开采布置形式,实现无煤柱开采,避免大煤柱留设开采引起的煤与瓦斯突出、工作面冲击矿压等灾害和留煤柱引起的煤炭资源浪费。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,包括以下步骤:
1)划定采留开采区,在采留区边界煤柱与待开采区之间掘进形成垂直布置的采留区边界导巷和开采工作面,并施工深孔预裂,沿工作面开采方向在开采区形成切顶预裂破碎带,且切顶预裂破碎带的深度为500-600m;
2)在开采工作面安装工作面液压支架和巷旁切缝液压支架,并布置割煤机和输送机;
3)采用割煤机在煤体中割出沿空巷道,并通过输送机清除沿空巷道内的煤体;割煤机采用加长摇臂割煤机,输送机采用可伸缩收煤功能的刮板输送机;
4)对沿空巷道的直接顶采用巷内端头液压支架和巷旁切顶液压支架支护,然后对沿空巷道的直接顶通过恒阻锚索加固,使得恒阻锚体梁紧紧悬吊于基本顶;巷旁切缝液压支架、巷内端头液压支架和巷旁切顶液压支架均采用恒阻分体式液压支架,且恒阻分体式液压支架的承载力为工作面液压支架的承载力的1.3-1.5倍;
5)随着开采工作面的推进,采空区的直接顶沿切顶预裂破碎带滑落,使得沿空巷道的直接顶恒阻锚体梁处于采场侧向卸压带内,恒阻锚索利用自身高恒阻力将直接顶的恒阻锚体梁锚固在基本顶上,并采用钢筋网和恒阻可缩U型钢对采空区靠近沿空巷道的一侧面进行加固;开采工作面的推进长度为2000-3000m;
6)沿空巷道的直接顶稳定后,撤除沿空巷道内的巷内端头液压支架和巷旁切顶液压支架,至此完成沿空巷道的支护。
本发明进一步的改进在于,恒阻锚索的支护力为35~60t。
本发明具有如下的有益效果:
本发明沿采留区边界布置运输巷、切眼、回风巷等边界导巷,并在开采工作面内实施深孔预裂,形成切顶预裂破碎带,然后从边界运输巷、回风巷到切眼形成采留一体的生产系统,采用综采沿煤层延伸方向进行长壁回采,在割煤机推移至工作面尾部时采用加长摇臂割煤机割出沿空巷道,通过工作面刮板输送机机尾的超低设计和可伸缩变量,满足机尾输送机和自动限位装煤,割巷后紧跟预留成巷作业空间的巷内端头液压支架和巷旁切顶液压支架,在一次割煤、割巷循环内,利用巷内端头液压支架和巷旁切顶液压支架首先对沿空巷道的直接顶进行恒阻支护,保持沿空巷道的直接顶岩层连续岩梁物理结构不破坏,然后对沿空巷道的直接顶进行恒阻锚索加固,形成恒阻锚体梁紧紧悬吊于基本顶。随着开采工作面推进,采空区的直接顶沿切顶预裂破碎带滑落,使得沿空巷道的直接顶恒阻锚体梁处于采场侧向卸压带内,恒阻锚索利用自身高恒阻力将直接顶锚体梁锚固在老顶上不分离,同时通过自身让压变形装置自适应直接顶断裂下沉回转变形,最终实现沿空巷道的直接顶稳定。此种实现沿空巷道直接顶稳定的支护方法,具有采煤系统简单,沿空巷道直接顶卸压,无顺槽掘进、无煤柱、连续开采的优点。
此种沿空巷道直接顶维护方法适应于我国近水平~缓倾斜煤层,占我国国有重点煤矿可采储量86.3%。
附图说明
图1掘进采留区边界导巷并在导巷内实施深孔切顶预裂带平面图;
图2掘进采留区边界导巷并在导巷内实施深孔切顶预裂带剖面图;
图3采留一体开采工作面布置图;
图4边界导巷掘进布置剖面图A-A;
图5采留一体割煤机割出巷道空间剖面B-B;
图6采留一体割煤机割出巷道空间内采用恒阻分体支架护顶剖面C-C;
图7采留一体割煤机割出巷道顶板恒阻锚索加固顶板布置平面图;
图8采留一体割煤机割出巷道侧向恒阻档矸可缩U型钢支护顶板示意图;
图9采留一体工作面回采后沿空巷道形成剖面D-D;
图10采留一体工作面回采后沿空巷道形成剖面E-E;
图11采留一体沿空巷道恒阻锚体梁支护设计图。
图中:1-采留区边界煤柱,2-采留区边界导巷,3-开采工作面,4-切顶预裂破碎带,5-工作面液压支架,6-采空区,7-割煤机,8-沿空巷道,9-直接顶,10-基本顶,11-巷内端头液压支架,12-巷旁切顶液压支架,13-恒阻锚索,14-煤体,15-钢筋网;16-恒阻可缩U型钢。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
本发明提供的一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,包括以下步骤:
第一步:划定采留开采区,在采留区边界煤柱1与待开采区之间掘进形成垂直布置的采留区边界导巷2和开采工作面3,并施工深孔预裂,沿掘进方向在开采区形成切顶预裂破碎带4,如图1,图2;
第二步:形成开采工作面3并安装工作面液压支架5,布置具有割巷功能的割煤机7和可伸缩收煤功能的刮板输送机,以及巷旁切缝液压支架,如图3、图4所示;
第三步:采用采留一体加长摇臂割煤机割出沿空巷道8,用超低可伸缩自动收煤功能结构的刮板输送机清除割巷煤体,如图5所示;
第四步:割煤机割出沿空巷道8后,及时沿空巷道8的直接顶9采用巷内端头液压支架11和巷旁切顶液压支架12支护,保持沿空巷道8的直接顶9岩层连续岩梁物理结构不破坏,然后对沿空巷道8的直接顶9进行恒阻锚索13加固,形成恒阻锚体梁紧紧悬吊于基本顶10,如图6、图7、图8所示;
第五步:随着开采工作面3推进,采空区6的直接顶9沿切顶预裂破碎带4滑落,使得沿空巷道8的直接顶9恒阻锚体梁处于采场侧向卸压带内,恒阻锚索13利用自身高恒阻力将直接顶锚体梁锚固在10上不分离,同时通过自身让压变形装置自适应直接顶9断裂下沉回转变形,实现沿空巷道8的直接顶9稳定,如图9所示;
第六步:最终实现沿空巷道8的直接顶9稳定后,撤除沿空巷道8内的巷内端头液压支架11和巷旁切顶液压支架12,至此完成沿空巷道8的支护,如图10所示。
恒阻大变形缆索加固下顺槽顶板原理说明如下:
在煤层开采时,由于煤层采空后,采出空间不能及时充填,采场导致上覆岩层的压力通过顶板传递到沿空巷道顶板上。另外,老顶断裂时,具有突然破坏的冲击性,瞬间产生变形。在这样的作用下,要求沿空巷道顶板的支护既要有很大的支护力,又要有可以抗击瞬间冲击变形的能力。目前采用的普通锚杆索不具有抗击瞬间冲击大变形的能力,采用恒阻可伸缩缆索支护力只有15~20t,支护力太低,难以支撑顶板压力。因此采用恒阻可伸缩缆索进行加固,恒阻可伸缩缆索具有支护力35~60t的能力,并且具有0.5m~1.0m的抗瞬间冲击大变形能力。其中,恒阻锚索采用专利号:CN201110157137.4,名称为恒阻大变形缆索及其恒阻装置中要求保护的锚索结构。
如图11所示,恒阻锚索是不同于普通锚索的一种恒阻可伸缩锚固材料。图11是针对采留一体开采恒阻锚体梁支护方法设计的一款可以在采留一体开采采场顶板采场压力作用下保持恒阻并靠机械滑动装置保持延伸量而不断的缆索。恒阻可伸缩缆索1包括多孔索具12、索具口集中应力消散垫11、托盘13、恒阻装置14、恒阻装置14呈筒状结构,套装于缆索体15的尾部,托盘13套装在恒阻装置14尾部,消散垫11套装在缆索15的尾部,其中托盘13的中间部分设有一孔以供恒阻装置14穿过,缆索15穿过多孔索具12中的多个孔,通过张拉机具张拉缆索上的单根钢绞线,挤压多孔索具12,实现对恒阻大变形缆索的张拉。
实施例:
研究在中煤集团下属的南梁矿30104工作面取得成功试验,该矿井设计生产能力为1.20Mt/a,井田地质构造简单、稳定。主采煤层为2-2、3-1煤层。二水平3-1煤可采面积约22.44km2,煤厚1.47~2.88m,平均煤厚2.06m,为近水平全井田可采。平均埋深117.45m,工业储量79.09Mt,可采储量54.42Mt。301盘区位于3-1煤中央大巷东、西两翼,为双翼盘区。首采工作面(30102工作面)位于301盘区东南部,东西方向布置,朝大巷方向推进,该工作面长度300m,煤层平均厚2.4m,工作面推进长度约1063m。30104试验工作面位于301盘区东翼,为采留一体沿空巷道恒阻锚体梁支护试验工作面。30104工作面位于30102工作面北侧,紧邻30102工作面。
经现场观测,巷帮切落矸石充满巷帮并且在采后90米范围内实现接顶,巷道逐渐趋于稳定,在成巷的300米巷道中顶板和底板收敛变形平均值6cm,巷内和巷旁支护受力均匀,恒阻缆索最大受力值35t,达到预期的试验目的。试验效果见图11。

Claims (2)

1.一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)划定采留开采区,在采留区边界煤柱(1)与待开采区之间掘进形成垂直布置的采留区边界导巷(2)和开采工作面(3),并施工深孔预裂,沿工作面开采方向在开采区形成切顶预裂破碎带(4),且切顶预裂破碎带(4)的深度为500-600m;
2)在开采工作面(3)安装工作面液压支架(5)和巷旁切缝液压支架,并布置割煤机(7)和输送机;
3)采用割煤机(7)在煤体(14)中割出沿空巷道(8),并通过输送机清除沿空巷道(8)内的煤体;割煤机(7)采用加长摇臂割煤机,输送机采用可伸缩收煤功能的刮板输送机;
4)对沿空巷道(8)的直接顶(9)采用巷内端头液压支架(11)和巷旁切顶液压支架(12)支护,然后对沿空巷道(8)的直接顶(9)通过恒阻锚索(13)加固,使得恒阻锚体梁紧紧悬吊于基本顶(10);巷旁切缝液压支架、巷内端头液压支架(11)和巷旁切顶液压支架(12)均采用恒阻分体式液压支架,且恒阻分体式液压支架的承载力为工作面液压支架(5)的承载力的1.3-1.5倍;
5)随着开采工作面(3)的推进,采空区(6)的直接顶(9)沿切顶预裂破碎带(4)滑落,使得沿空巷道(8)的直接顶(9)恒阻锚体梁处于采场侧向卸压带内,恒阻锚索(13)利用自身高恒阻力将直接顶(9)的恒阻锚体梁锚固在基本顶(10)上,并采用钢筋网(15)和恒阻可缩U型钢(16)对采空区(6)靠近沿空巷道(8)的一侧面进行加固;开采工作面(3)的推进长度为2000-3000m;
6)沿空巷道(8)的直接顶(9)稳定后,撤除沿空巷道(8)内的巷内端头液压支架(11)和巷旁切顶液压支架(12),至此完成沿空巷道(8)的支护。
2.根据权利要求1所述的一种采留一体化开采沿空巷道顶板恒阻锚体梁支护方法,其特征在于,恒阻锚索(13)的支护力为35~60t。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108678769B (zh) * 2018-05-16 2020-03-06 山东科技大学 深部回采巷道锚注切顶主控留巷方法
CN109900563A (zh) * 2019-01-28 2019-06-18 绍兴文理学院 超大尺寸锚固结构面剪切试验方法
CN109915138B (zh) * 2019-03-26 2021-03-30 中国矿业大学(北京) 易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法
CN110805443A (zh) * 2020-01-07 2020-02-18 北京中矿创新联盟能源环境科学研究院 采留一体化采煤方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102536239A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 何满潮 一种长壁工作面无煤柱开采方法
CN103195426A (zh) * 2013-04-22 2013-07-10 中国矿业大学(北京) 一种大倾角煤层长壁工作面无煤柱开采方法
CN103850690A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 四川省煤炭产业集团有限责任公司 一种用于无煤柱开采的混凝土砌块配合锚索切顶沿空留巷方法
CN104712348A (zh) * 2014-12-11 2015-06-17 山东科技大学 一种坚硬直接顶下大采高工作面沿空小煤柱巷道支护方法
CN105909295A (zh) * 2015-09-30 2016-08-31 北京中矿创新联盟能源环境科学研究院 无巷道无煤柱自留巷开采工法的快速回撤支架及装备系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102536239A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 何满潮 一种长壁工作面无煤柱开采方法
CN103850690A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 四川省煤炭产业集团有限责任公司 一种用于无煤柱开采的混凝土砌块配合锚索切顶沿空留巷方法
CN103195426A (zh) * 2013-04-22 2013-07-10 中国矿业大学(北京) 一种大倾角煤层长壁工作面无煤柱开采方法
CN104712348A (zh) * 2014-12-11 2015-06-17 山东科技大学 一种坚硬直接顶下大采高工作面沿空小煤柱巷道支护方法
CN105909295A (zh) * 2015-09-30 2016-08-31 北京中矿创新联盟能源环境科学研究院 无巷道无煤柱自留巷开采工法的快速回撤支架及装备系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
长壁开采切顶短壁梁理论及其110 工法__第三次矿业科学技术变革;何满潮等;《煤炭科技》;20170325(第1期);第1-9、13页

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