CN108222936A - 全井工区段或条带的采煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全井工区段或条带采煤方法，其包括：对当前采煤区段进行掘进处理，形成区段平巷；以区段平巷最后掘出的端头作为当前采煤工作面的前端头进行当前采煤工作面的掘进，利用采矿设备，对当前采煤区段进行采煤作业；在采煤过程中，对当前采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护，形成当前采煤区段的沿空巷道，并作为下一采煤区段采煤作业中的区段平巷，在减少巷道掘进量与采煤区段布置时间的同时使得相邻的两个采煤区段之间无需留设煤柱。本发明的方法，保证两条巷道和工作面独立通风，减少巷道掘进量和维护量，利于下一区段采煤作业，且下一区段无需掘进区段平巷，相邻区段之间无需留设煤柱，提高采煤效率和资源回收率。

Description

全井工区段或条带的采煤方法

技术领域

本发明涉及矿业工程领域，尤其涉及一种全井工区段或条带的采煤方法。

背景技术

传统的井工开采中，需要在区段(条带)范围内沿煤层布置两条区段平巷5a、5b，两条区段平巷和采煤工作面三分段式U形巷道如图1-图3b所示，采煤工作面4布置液压支架1a、端头支架1b、刮板输送机2和采矿设备3等，当采矿设备3在采煤工作面内进行采矿工作而将采煤工作面整体向前移动时，已采工作面垮落的矸石由液压支架1a支撑，以保持区段平巷5a、采煤工作面4和区段平巷5b始终连通。如图1所示，当采煤工作面整体向前移动时，隔离相邻区段实体煤或采空区6a之间形成的隔离矿柱始终未被开采，造成浪费。

采用上述巷道布置，掘进两条区段平巷5a、5b所需时间和费用较多，形成工作面时间长；提前形成的区段平巷5a、5b在较高的支承压力作用下，随着时间增加，巷道会出现顶板下沉、片帮、底鼓等矿压现象，需耗费大量人力、物力和财力对巷道进行维护；工作面4在回采过程中，超前工作面0～50m范围内，超前支撑压力与侧向支撑压力叠加，使巷道围岩极易冒顶垮帮，巷道支护、维护难度较大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种全井工区段或条带的N型采煤方法，在保证两条安全通道和工作面独立通风的同时，减少巷道掘进量和维护量，有利于下一区段采煤作业，且下一区段无需掘进区段平巷，无需留设煤柱，大大提高采煤效率和资源回收率。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种全井工区段或条带的N型采煤方法，其包括：

沿全井工区段煤层的走向方向或条带煤层的倾向方向，对当前采煤区段进行掘进处理，形成用于作为进风通道的区段平巷；

形成区段平巷后，以区段平巷最后掘出的端头作为当前采煤工作面的前端头进行当前采煤工作面的掘进，并利用采矿设备，采用后退式采煤方法对当前采煤区段进行采煤作业；

其中，对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，通过对当前采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护，形成当前采煤区段的沿空巷道；

完成对当前采煤区段的采煤作业后，进行与当前采煤区段相平行的下一采煤区段的采煤作业；

在下一采煤区段的采煤作业中，采用当前采煤区段的沿空巷道作为下一采煤区段的区段平巷，在减少巷道掘进量与采煤区段布置时间的同时使得相邻的两个采煤区段之间无需留设煤柱。

其中，所述当前采煤区段的沿空巷道与区段平巷平行。

其中，所述当前采煤工作面与所述区段平巷间具有夹角。

优选的，根据地质条件，所述当前采煤工作面可与所述区段平巷间呈60°～120°夹角布置。

其中，所述当前采煤区段的沿空巷道与预开掘的回风联络巷道相连通。

其中，对下一采煤区段进行采煤作业时，其采煤工作面的前端头与当前采煤工作面的前端头平齐。

其中，对下一采煤区段进行采煤作业时，根据地质条件，其采煤工作面可与区段平巷间呈60°～120°夹角布置。

其中，对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，对当前采煤工作面后端头处留出的空间进行巷旁支护包括：

利用安置在当前采煤工作面上的采矿设备对当前采煤区段循环割煤；

当循环割煤至当前采煤工作面的后端头时，割煤留出的空间形成沿空巷道的前端头，并对当前采煤工作面与沿空巷道连接的三角形区域进行支护；

支护后，继续采煤作业，随着当前采煤工作面的推进，及时在其后端头处采出的空间进行巷旁支护，以便形成当前采煤区段的沿空巷道。

其中，对采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护包括：

随着当前采煤工作面的推进，将安置在当前采煤工作面上的刮板输送机沿着采煤方向前移，同时向前移动用于支护当前采煤工作面的原单体液压支架和原端头液压支架；

在向前移动原单体液压支架和原端头液压支架的同时，采用单体液压支架支护原单体液压支架和原端头液压支架前移所悬漏的顶板，并利用巷旁支护用具对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护。

其中，在对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护后，还包括采用锚固支护用具对沿空巷道实体煤侧的煤壁及顶板进行支护的步骤。

其中，对下一采煤区段的采煤作业包括：

利用当前采煤区段保留下来的沿空巷道，作为下一采煤区段的用于通风的区段平巷；

通过沿空巷道，向下一采煤区段的实体煤开掘与当前采煤工作面平齐的下一采煤工作面，并对下一采煤工作面支护及安置采矿设备；

通过采矿设备对下一采煤区段进行采煤作业，并及时对采煤作业留出的空间进行支护，形成该采煤区段的沿空巷道；

其中，所述该采煤区段的沿空巷道作为下下采煤区段的区段平巷。

与现有技术相比，本发明的全井工区段或条带的采煤方法具有如下优点：

1.本发明的采煤方法，在对各采煤区段进行采煤作业的过程中，仅需掘进一条区段平巷和采煤工作面，在采煤过程中自然形成沿空巷道，因此无需专门掘进沿空巷道，从而创新了现有技术中需要提前掘进上述三段巷道的思想。

2.本发明的采煤方法，无需提前布置沿空巷道,所以解决了现有技术中因提前布置沿空巷道带来的剧烈超前支承矿压带来的巷道围岩难以控制、巷道维护难度大、费用高的问题。

3.本发明的采煤方法，在下一采煤区段进行采煤作业时，可以利用上一采煤区段所保留下来的沿空巷道作为区段平巷，而仅仅只需掘进采煤工作面，便可实现采煤工作，大大减少了巷道掘进工程量。

4.本发明的采煤方法，由于上一采煤区段的沿空巷道作为下一采煤区段的区段平巷，因此在对平行于上一采煤区段的下一采煤区段开采时，无需在两个采煤区段之间留设煤柱，减少了因留设煤柱而造成的煤炭资源浪费，大幅提高矿井资源回采率。

5.本发明的采煤方法，在减少巷道掘进量，克服巷道支护、维护困难的同时，保障了采煤工作面具有区段平巷和沿空巷道两条安全出口，同时，采煤工作面实现独立通风，可以使采煤工作面安全高效地开采。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为传统技术下的全井工区段或条带的U型采煤方法；

图2a为图1的A-A剖面图；

图2b为图1的B-B剖面图；

图3a为图1的C-C剖面图；

图3b为图1的D-D剖面图；

图4为本发明全井工区段或条带的N型采煤方法的示意图；

图4a为图4的M部分放大图；

图5a为图4的A’-A’剖面图；

图5b为图4的B’-B’剖面图；

图6a为图4的C’-C’剖面图；

图6b为图4的D’-D’剖面图；

图7为图4的E’-E’剖面图；

图8为本发明的平行于当前采煤区段的相邻下一采煤区段的采煤方法；

图9a为图8的A”-A”剖面图；

图9b为图8的B”-B”剖面图；

图10a为图8的C”-C”剖面图；

图10b为图8的D”-D”剖面图；

图11为图8的的E”-E”剖面图；

图12是本发明采煤方法的流程图。

具体实施方式

如图12所示，为本发明提供的全井工区段或条带采煤方法的流程图，由图可知，本发明采煤方法包括如下步骤：

沿全井工区段煤层的走向方向或条带煤层的倾向方向，对当前采煤区段进行掘进处理，形成用于作为进风通道的区段平巷；

形成区段平巷后，以区段平巷最后掘出的端头作为当前采煤工作面的前端头进行当前采煤工作面的掘进，并利用采矿设备，采用后退式采煤方法对当前采煤区段进行采煤作业，即，沿着与掘进区段平巷方向相反的方向进行采煤作业；

对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，通过对当前采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护，形成当前采煤区段的沿空巷道；

完成对当前采煤区段的采煤作业后，进行与当前采煤区段相平行的下一采煤区段的采煤作业；

在下一采煤区段的采煤作业中，采用当前采煤区段的沿空巷道作为下一采煤区段的区段平巷，以便在相邻的两个采煤区段之间无需留设煤柱。

本发明的全井工区段或条带的采煤方法，主要具有如下重要特征。第一，将现有技术掘进形成两条巷道(即区段平巷、沿空巷道)和采煤工作面的U型开采方式改为仅掘进一条巷道(即区段平巷)和采煤工作面。第二，将现有技术的区段平巷和采煤工作面呈U型布置改为类似N型布置。第三,在对平行于上一采煤区段的下一采煤区段开采时，可利用上一采煤区段沿空留下的巷道(即沿空巷道)作为下一采煤区段的区段平巷，从而减少巷道掘进量，且无需在相邻的两个采煤区段之间留设煤柱，从而提高采煤率。

其中，图4为本发明的全井工区段或条带的无煤柱采煤方法的示意图，图8为平行于当前采煤区段的下一采煤区段采煤方法的示意图。由图4、图8可知，本发明的采煤巷道呈现三段，即，与传统采煤区段内的区段平巷、沿空巷道与采煤工作面形成的三段巷道式呈U型或者L型等采煤方法不同的是，本发明采煤区段内的区段平巷、沿空巷道与采煤工作面形成的三段巷道呈现类似N型的布置。

下面，结合图4-图11，对本发明的全井工区段或条带的采煤方法进行详细描述，该方法包括如下步骤:

沿着全井工区段煤层的走向方向或条带煤层的倾向方向，对当前采煤区段进行掘进处理，形成用于作为进风、行人和运输工具的通道的区段平巷5a；

形成区段平巷5a后，以区段平巷5a最后掘出的端头作为当前采煤工作面的前端头进行当前采煤工作面4的掘进，当前采煤工作面4开掘后，其远离区段平巷5a的一端为当前采煤工作面4的后端头，该后端头通过回风联络巷道与矿井总回风系统连接，用于工作面污风回风。回风联络巷道与矿井总回风系统联络形式依据矿井采掘布置规划设计，设计时，可采用现有技术方案。

其中，采煤工作面采用开掘切眼的方式布置，其可以是综合机械化采煤工作面，也可以是普通机械化采煤工作面等。采煤工作面和区段平巷的掘进都是采用现有的技术条件。

其中，当前采煤工作面根据实际开采条件，可以与区段平巷呈一定倾斜角度10布置，当前采煤工作面与区段平巷之间的夹角a的取值范围为60°～120°。

在形成当前采煤工作面后，在当前采煤工作面安装现有工艺支护设备液压支架1a，在工作面前端头安装端头支架1b，在后端头安装支撑式无后掩护板的端头支架1c，在前端头与区段平巷连接处的三角形区域采用单体液体支架12和铰接梁9支护，在工作面上安置采矿设备3、刮板输送机2等一系列井工采矿作业设备。

各设备安装完之后，利用采矿设备，采用后退式采煤方法对当前采煤区段进行采煤作业(采煤作业时工作面推进方向如图1中箭头方向所示)。

其中，在对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，通过对当前采煤工作面4后端头处采出的空间进行巷旁支护，形成当前采煤区段的沿空巷道，具体包括：

利用安置在当前采煤工作面4上的采矿设备3对当前采煤区段循环割煤；

当循环割煤至当前采煤工作面4的后端头时，割煤采出的空间形成沿空巷道的前端头，并在当前采煤工作面与沿空巷道连接的三角形区域安装单体液压支架12和铰接梁9支护；

形成沿空巷道的前端头并支护后，继续采煤作业，随着当前采煤工作面4的推进，及时在其后端头处采出的空间进行巷旁支护，以便形成当前采煤区段的一条沿空巷道5c。其中，当前采煤区段的沿空巷道与区段平巷平行。

其中，对采煤工作面4后端头处采出的空间进行巷旁支护包括如下步骤：随着当前采煤工作面的推进，将安置在当前采煤工作面4上的刮板输送机2朝着采煤方向(即采煤作业时工作面的推进方向)前移，同时向前移动用于支护当前采煤工作面的原单体液压支架12和原端头液压支架1c；在向前移动原单体液压支架12和原端头液压支架1c的同时，采用单体液压支架支护原单体液压支架和原端头液压支架前移所悬漏的顶板，并利用巷旁支护用具对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护。

在对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护后，如图6a所示，单体液压支架支护段沿空巷道5c一侧为实体煤壁8，另一侧为巷旁支护11a。为了保证巷旁支护和单体液压支架支护完成段巷道5c周边围岩的稳定性，使用现有的锚杆、锚索、钢筋网等支护技术对沿空巷道5c(即下一采煤区段的区段平巷)实体煤侧的煤壁8以及顶板进行支护。

其中，在当前采煤工作面向前推进的过程中，对于区段平巷、当前采煤工作面、沿空巷道两两连通的伪斜工作面三角煤区域的开采采用如下方法：

如图4a所示，在单体液压支架12和铰接梁9支护下，将刮板输送机末端2’铺设至三角煤区域，采煤设备4骑行刮板输送机2至三角煤区域，通过调整摇臂控制采煤设备4的滚筒进行割煤，各设备割煤的原理与现有技术相同，在此不再重述。

其中，传统技术的沿空巷道，所保留的巷道为掘进形成的，是提前布置出来的。本发明所述保留的沿空巷道5c，区别于传统的沿空巷道，无需提前掘进布置，而是在采煤过程中，利用采煤后所留出的空间，通过巷旁支护形成沿空巷道5c，不仅减少当前采煤区段巷道掘进量，为行人、运输、通风使用，还可以为平行于当前采煤区段的下一采煤区段采煤所使用，作为下一采煤区段的区段平巷，因此，下一采煤区段仅仅需要掘出采煤工作面即可进行正常的回采工作，如图8所示。

下面，对与当前采煤区段平行的下一采煤区段采煤过程进行描述，如图4和图8-图11所示：

(1)利用当前采煤区段(图4所示)所保留下来的沿空巷道5c，作为下一采煤区段的一条区段平巷5c(图8所示)，供下一采煤区段生产过程中的行人、通风、运输等使用。

(2)通过沿空巷道5c，向下一采煤区段的实体煤开掘平行于当前采煤区段的采煤工作面的下一采煤区段的切眼以形成采煤工作面，并在工作面上进行液压支架1a，端头支架1b、1c和采矿设备3等一系列作业设备的布置。

(3)通过平行于当前采煤区段的下一采煤区段的采煤工作面4的推进，利用上述形成沿空巷道的方法，留设出作为下下采煤区段的区段平巷5d的沿空巷道。需要说明的是，在对下一采煤区段进行采煤作业时，其采煤工作面4的前端头与当前采煤工作面的前端头平齐，即，下一采煤区段的采煤工作面与区段平巷之间的夹角基本与当前采煤区段的采煤工作面与区段平巷的夹角相同。

其中，在下一采煤区段的采煤过程中，只需掘进采煤工作面的切眼4，并且在相邻的两个采煤区段之间无需留设煤柱，从而提高采煤率，减少巷道掘进量。

需要说明的是，本文中的采煤区段即可为全井工区段，也可以为条带。

综上所述，与现有技术相比，本发明的全井工区段或条带的采煤方法具有如下优点：

1.本发明的采煤方法，在对各采煤区段进行采煤作业的过程中，仅需掘进一条区段平巷和采煤工作面，在采煤过程中自然形成沿空巷道，因此无需专门掘进沿空巷道。从而创新了现有技术中需要提前掘进上述三段巷道的思想。

2.本发明的采煤方法，无需提前布置沿空巷道,所以解决了现有技术中因提前布置沿空巷道带来的剧烈超前支承矿压带来的巷道围岩难以控制、巷道维护难度大、费用高的问题。

3.本发明的采煤方法，在下一采煤区段进行采煤作业时，可以利用上一采煤区段所保留下来的沿空巷道作为区段平巷，而仅仅只需掘进采煤工作面，便可实现采煤工作，大大减少了巷道掘进工程量与采煤区段的布置时间。

4.本发明的采煤方法，由于上一采煤区段的沿空巷道作为下一采煤区段的区段平巷，因此在对平行于上一采煤区段的下一采煤区段开采时，无需在两个采煤区段之间留设煤柱，减少了因留设煤柱而造成的煤炭资源浪费，大幅提高矿井资源回采率。

5.本发明的采煤方法，在减少巷道掘进量，克服巷道支护、维护困难的同时，保障了采煤工作面具有区段平巷和沿空巷道两条安全出口，同时，采煤工作面实现独立通风，可以使采煤工作面安全高效地开采。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全井工区段或条带采煤方法，包括：

沿全井工区段煤层的走向方向或条带煤层的倾向方向，对当前采煤区段进行掘进处理，形成用于作为进风通道的区段平巷；

形成区段平巷后，以区段平巷最后掘出的端头作为当前采煤工作面的前端头进行当前采煤工作面的掘进，并利用采矿设备，采用后退式采煤方法对当前采煤区段进行采煤作业；

其特征在于：

对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，通过对当前采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护，形成当前采煤区段的沿空巷道；

完成对当前采煤区段的采煤作业后，进行与当前采煤区段相平行的下一采煤区段的采煤作业；

在下一采煤区段的采煤作业中，采用当前采煤区段的沿空巷道作为下一采煤区段的区段平巷，以便在相邻的两个采煤区段之间无需留设煤柱。

2.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，所述当前采煤区段的沿空巷道与区段平巷平行。

3.根据权利要求2所述的采煤方法，其特征在于，所述当前采煤工作面与所述区段平巷间具有60°至120°的夹角。

4.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，所述当前采煤区段的沿空巷道与预开掘的回风联络巷道相连通。

5.根据权利要求4所述的采煤方法，其特征在于，对下一采煤区段进行采煤作业时，其采煤工作面的前端头与当前采煤工作面的前端头平齐。

6.根据权利要求5所述的采煤方法，其特征在于，对下一采煤区段进行采煤作业时，其采煤工作面与区段平巷间具有60°至120°的夹角。

7.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，对当前采煤区段进行采煤作业的过程中，对当前采煤工作面后端头处留出的空间进行巷旁支护包括：

利用安置在当前采煤工作面上的采矿设备对当前采煤区段循环割煤；

当循环割煤至当前采煤工作面的后端头时，割煤留出的空间形成沿空巷道的前端头，并对当前采煤工作面与沿空巷道连接的三角形区域进行支护；

支护后，继续采煤作业，随着当前采煤工作面的推进，及时在其后端头处采出的空间进行巷旁支护，以便形成当前采煤区段的沿空巷道。

8.根据权利要求7所述的采煤方法，其特征在于，对采煤工作面后端头处采出的空间进行巷旁支护包括：

随着当前采煤工作面的推进，将安置在当前采煤工作面上的刮板输送机沿着采煤方向前移，同时向前移动用于支护当前采煤工作面的原单体液压支架和原端头液压支架；

在向前移动原单体液压支架和原端头液压支架的同时，采用单体液压支架支护原单体液压支架和原端头液压支架前移所悬漏的顶板，并利用巷旁支护用具(方法)对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护。

9.根据权利要求8所述的采煤方法，其特征在于，在对沿空巷道的采空区侧进行巷旁支护后，还包括采用锚固支护用具对沿空巷道实体煤侧的煤壁及顶板进行支护的步骤。

10.根据权利要求1-9任一项所述的采煤方法，其特征在于，对下一采煤区段的采煤作业包括：

利用当前采煤区段保留下来的沿空巷道，作为下一采煤区段的用于通风的区段平巷；

通过沿空巷道，向下一采煤区段的实体煤开掘与当前采煤工作面平齐的下一采煤工作面，并对下一采煤工作面支护及安置采矿设备；

通过采矿设备对下一采煤区段进行采煤作业，并及时对采煤作业留出的空间进行支护，形成该采煤区段的沿空巷道；

其中，所述下一采煤区段的沿空留设的区段平巷作为后一采煤区段的区段平巷。