CN109098714B - 一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法 - Google Patents

一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,一、对原架棚支护软顶板用恒阻锚索加强支护;二、超前工作面50m对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并预裂爆破;三、对原架棚支护巷道在留巷侧施工行人通道;四、在靠工作面留巷侧支架顶盖铺铁丝网;五、在工作面架后采空区侧铺设铁丝网;六、矿压作用下预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板岩石形成矸石墙;七、在工作面动压承载区采用单体支柱等加强支护;八、根据工作面漏风情况,在铁丝网和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;九、随着工作面推进,依次拆除成巷稳定区的单体支柱等,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成。本发明的支护形式简单,成本较低,高效留巷。

Description

一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法
技术领域
本发明属于巷道支护技术领域,具体涉及一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法。
背景技术
沿空留巷可以最大限度的减少工作面煤柱损失,并彻底解决上隅角瓦斯超限,以及缓解采掘抽接替等突出优势,目前该技术在我国逐步得到推广应用。
目前形成的沿空留巷方案主要有混凝土柔模充填留巷、高水材料充填留巷,以及沿空卸压留巷,其中混凝土充填留巷主要存在材料消耗量大、工艺复杂、设备系统投资大、用人多等突出缺点;高水材料充填留巷存在墙体强度较低、材料成本较高、易风化等缺点。目前,国内外综放工作面开采大部分采用121工法(即一个工作面、两条巷道、一个煤柱),不仅浪费了煤炭资源,而且造成了采掘接续紧张局面。
发明内容
本发明提供一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,针对高瓦斯三软极不稳定煤层及软顶板的固有特性采用主动承载支护,支护形式简单,成本较低,高效留巷。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,包括以下步骤:
(1)对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,其中恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,且恒阻锚索和巷道软顶板相垂直,恒阻锚索将软顶板锚固在软顶板上部的坚硬顶板上;
(2)超前工作面50m对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破,靠近采空区侧的恒阻锚索的有效锚固范围在破损半径之外;
(3)对原一次性U型钢架棚支护巷道在留巷侧施工行人通道;
(4)在靠工作面留巷侧的三个支架顶盖铺设铁丝网,并不放顶煤;
(5)在工作面架后采空区侧铺设钢筋网和铁丝网,且铁丝网紧邻采空区;
(6)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板岩石,并进而形成矸石墙;
(7)在工作面动压承载区采用单体用液压支柱、撑子棚和木靴进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(8)根据工作面漏风情况,在铁丝网和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(9)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的单体用液压支柱、撑子棚和木靴,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(10)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(11)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
进一步地,步骤(1)中,
对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,紧邻采空区侧一排的恒阻锚索称为第一排恒阻锚索,另一排恒阻锚索称为第二排恒阻锚索,第一排恒阻锚索距切顶孔500mm,第二排恒阻锚索距第一排恒阻锚索1400mm;
恒阻锚索长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
进一步地,步骤(2)中,对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板的稳定性和安全厚度,测定软顶板的矿岩特性参数、软顶板的厚度和采空区的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,HC-采空区的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索的锚固位置。
进一步地,步骤(10)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(1)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(1)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。
进一步地,步骤(4)和步骤(5)中,铁丝网为菱型铁丝网。
一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,包括以下步骤:
(a)对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,其中恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,且恒阻锚索和巷道软顶板相垂直,恒阻锚索将软顶板锚固在软顶板上部的坚硬顶板上;
(b)超前工作面50m对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破,靠近采空区侧的恒阻锚索的有效锚固范围在破损半径之外;
(c)在靠工作面留巷侧的三个支架顶盖铺设铁丝网,并不放顶煤;
(d)在工作面架后采空区侧铺设挡矸装置、钢筋网和铁丝网,且铁丝网紧邻采空区;
(e)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板岩石,并进而形成矸石墙;
(f)在工作面动压承载区采用单体用液压支柱和π型梁进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(g)根据工作面漏风情况,在铁丝网和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(h)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的挡矸装置、单体用液压支柱和π型梁,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(i)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(j)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
进一步地,步骤(a)中,
对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,紧邻采空区侧一排的恒阻锚索称为第一排恒阻锚索,另一排恒阻锚索称为第二排恒阻锚索,第一排恒阻锚索距切顶孔500mm,第二排恒阻锚索距第一排恒阻锚索1400mm;
恒阻锚索长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
进一步地,步骤(b)中,对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板的稳定性和安全厚度,测定软顶板的矿岩特性参数、软顶板的厚度和采空区的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,HC-采空区的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索的锚固位置。
进一步地,步骤(d)中,在工作面架后采空区侧铺设挡矸装置为:
煤层厚度小于2m时,挡矸装置采用工字钢;
煤层厚度为2~3m时,挡矸装置采用装有卡揽的可伸缩U型钢;
煤层厚度为3~5m时,挡矸装置采用单排挡矸支架;
煤层厚度大于5m 时,挡矸装置采用双排挡矸支架。
进一步地,步骤(i)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(a)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(a)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明中为解决高瓦斯三软极不稳定煤层沿空留巷的问题,针对高瓦斯三软极不稳定煤层及软顶板的固有特性采用主动承载支护,支护形式简单,成本较低,高效留巷;且工序简化,而且能提高煤炭资源回收率并能获得可观的社会经济效益,沿空切顶卸压留巷的成功实施与新掘一条巷道相比,少掘一条巷道,掘进率可降低40%以上,而且能降低矸石率,并能大大缓解回采工作面接替紧张的局面,通过初期留巷350m计算,合计产生经济效益大于500万元,推广之后经济效益十分可观。
附图说明
图1为一次性U型钢沿空留巷支护平面示意图;
图2为一次性U型钢沿空留巷恒阻锚索及切顶孔剖面示意图;
图3为一次性U型钢沿空留巷支护A-A剖面示意图;
图4为一次性U型钢沿空留巷支护B-B剖面示意图;
图5为一次性U型钢沿空留巷支护C-C剖面示意图;
图6为一次性U型钢沿空留巷切顶孔装药结构示意图;
图7为一次性锚网索沿空留巷支护平面示意图;
图8为一次性锚网索沿空留巷恒阻锚索及切顶孔剖面示意图;
图9为一次性锚网索沿空留巷支护A-A剖面示意图;
图10为一次性锚网索沿空留巷支护B-B剖面示意图;
图11为高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面采区下行开采通风系统示意图;
图12为图11的局部放大示意图;
图13为高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面采区上行开采通风系统示意图;
图14为图13的局部放大示意图。
附图说明:1、普通锚索(Φ21.6mm×L8300mm),2、恒阻锚索(Φ21.6mm×L10000mm),3、铁丝网(1200mm×1300mm),4、架棚(3.4m 36U型钢棚),5、π型梁(2.4m/4.0m),6、单体用液压支柱(DW-28型),7、支架,8、采空区,9、回采巷道,10、行人通道,11、切顶孔(Φ50mm×8000mm),12、钢筋网(Φ6.5mm×900mm×1700mm),13、软煤层,14、软顶板,15、坚硬顶板,16、软底板,17、瓦斯抽放管(Φ30mm×1500mm),18、瓦斯抽放总管,19、阀门,20、撑子棚,21、木靴,22、药卷(Φ30mm×200mm),23、雷管,24、引线,25、聚能管,26、炮泥,27、进风巷道,28、工作面切眼,29、采区回风巷,30、总回风巷,31、钢带(4600mn×140mm×10mm),32、锚杆(Φ22mm×L2400mm),33、挡矸装置。
具体实施方式
实施例1
如图1、2、3、4、5、6、11、12、13与14所示,一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,包括以下步骤:
(1)如图2所示,对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板14采用两排恒阻锚索2进行加强支护,其中恒阻锚索2打设在巷道软顶板14靠近采空区8侧,且恒阻锚索2和巷道软顶板14相垂直,恒阻锚索2将软顶板14锚固在软顶板14上部的坚硬顶板15上;
(2)如图2所示,超前工作面50m对采空区8侧巷道顶板施工切顶孔11并进行定向预裂爆破,靠近采空区8侧的恒阻锚索2的有效锚固范围在破损半径之外;
(3)如图1所示,对原一次性U型钢架棚支护巷道在留巷侧施工行人通道10;
(4)如图1所示,在靠工作面留巷侧的三个支架7顶盖铺设菱型铁丝网3,并不放顶煤;
(5)如图4所示,在工作面架后采空区8侧铺设钢筋网12和菱型铁丝网3,且铁丝网3紧邻采空区8;
(6)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板15岩石,并进而形成矸石墙;
(7)如图4所示,在工作面动压承载区采用单体用液压支柱6、撑子棚20和木靴21进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(8)根据工作面漏风情况,在铁丝网3和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(9)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的单体用液压支柱6、撑子棚20和木靴21,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(10)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(11)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
其中,步骤(1)中,
对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板14采用两排恒阻锚索2进行加强支护,恒阻锚索2打设在巷道软顶板14靠近采空区8侧,紧邻采空区8侧一排的恒阻锚索2称为第一排恒阻锚索2,另一排恒阻锚索2称为第二排恒阻锚索2,第一排恒阻锚索2距切顶孔11的距离为500mm,第二排恒阻锚索2距第一排恒阻锚索2的距离为1400mm;
恒阻锚索2长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索2长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
其中,步骤(2)中,对采空区8侧巷道顶板施工切顶孔11并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板15的稳定性和安全厚度,测定软顶板14的矿岩特性参数、软顶板14的厚度和采空区8的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔11的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,HC-采空区8的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区8侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区8侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索2的锚固位置。
其中,步骤(10)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(1)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(1)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。
实施例2
如图7、8、9、10、11、12、13与14所示,一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,包括以下步骤:
(a)如图8所示,对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板14采用两排恒阻锚索2进行加强支护,其中恒阻锚索2打设在巷道软顶板14靠近采空区8侧,且恒阻锚索2和巷道软顶板14相垂直,恒阻锚索2将软顶板14锚固在软顶板14上部的坚硬顶板15上;
(b)如图8所示,超前工作面50m对采空区8侧巷道顶板施工切顶孔11并进行定向预裂爆破,靠近采空区8侧的恒阻锚索2的有效锚固范围在破损半径之外;
(c)如图7所示,在靠工作面留巷侧的三个支架7顶盖铺设铁丝网3,并不放顶煤;
(d)如图10所示,在工作面架后采空区8侧铺设挡矸装置33、钢筋网12和铁丝网3,且铁丝网3紧邻采空区8;
(e)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板15岩石,并进而形成矸石墙;
(f)如图10所示,在工作面动压承载区采用单体用液压支柱6和π型梁5进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(g)根据工作面漏风情况,在铁丝网3和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(h)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的挡矸装置33、单体用液压支柱6和π型梁5,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(i)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(j)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
其中,步骤(a)中,
对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板14采用两排恒阻锚索2进行加强支护,恒阻锚索2打设在巷道软顶板14靠近采空区8侧,紧邻采空区8侧一排的恒阻锚索2称为第一排恒阻锚索2,另一排恒阻锚索2称为第二排恒阻锚索2,第一排恒阻锚索2距切顶孔11的距离为500mm,第二排恒阻锚索2距第一排恒阻锚索2的距离为1400mm;
恒阻锚索2长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索2长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
其中,步骤(b)中,对采空区8侧巷道顶板施工切顶孔11并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板15的稳定性和安全厚度,测定软顶板14的矿岩特性参数、软顶板14的厚度和采空区8的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔11的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,HC-采空区8的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区8侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区8侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索2的锚固位置。
其中,步骤(d)中,在工作面架后采空区8侧铺设挡矸装置33为:
煤层厚度小于2m时,挡矸装置33采用工字钢;
煤层厚度为2~3m时,挡矸装置33采用装有卡揽的可伸缩U型钢;
煤层厚度为3~5m时,挡矸装置33采用单排挡矸支架;
煤层厚度大于5m 时,挡矸装置33采用双排挡矸支架。
其中,步骤(i)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(a)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(a)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。

Claims (10)

1.一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,其中恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,且恒阻锚索和巷道软顶板相垂直,恒阻锚索将软顶板锚固在软顶板上部的坚硬顶板上;
(2)超前工作面50m对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破,靠近采空区侧的恒阻锚索的有效锚固范围在破损半径之外;
(3)对原一次性U型钢架棚支护巷道在留巷侧施工行人通道;
(4)在靠工作面留巷侧的三个支架顶盖铺设铁丝网,并不放顶煤;
(5)在工作面架后采空区侧铺设钢筋网和铁丝网,且铁丝网紧邻采空区;
(6)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板岩石,并进而形成矸石墙;
(7)在工作面动压承载区采用单体用液压支柱、撑子棚和木靴进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(8)根据工作面漏风情况,在铁丝网和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(9)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的单体用液压支柱、撑子棚和木靴,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(10)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(11)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(1)中,
对原一次性U型钢架棚支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,紧邻采空区侧一排的恒阻锚索称为第一排恒阻锚索,另一排恒阻锚索称为第二排恒阻锚索,第一排恒阻锚索距切顶孔500mm,第二排恒阻锚索距第一排恒阻锚索1400mm;
恒阻锚索长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
3.根据权利要求1所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(2)中,对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板的稳定性和安全厚度,测定软顶板的矿岩特性参数、软顶板的厚度和采空区的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,顶板预裂切缝深度即为钻孔深度,HC-采空区的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索的锚固位置。
4.根据权利要求1所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(10)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(1)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(1)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。
5.根据权利要求1所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(4)和步骤(5)中,铁丝网为菱型铁丝网。
6.一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于包括以下步骤:
(a)对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,其中恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,且恒阻锚索和巷道软顶板相垂直,恒阻锚索将软顶板锚固在软顶板上部的坚硬顶板上;
(b)超前工作面50m对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破,靠近采空区侧的恒阻锚索的有效锚固范围在破损半径之外;
(c)在靠工作面留巷侧的三个支架顶盖铺设铁丝网,并不放顶煤;
(d)在工作面架后采空区侧铺设挡矸装置、钢筋网和铁丝网,且铁丝网紧邻采空区;
(e)在矿压作用下,预裂后的矸石自动冒落堆积直至接近上端坚硬顶板岩石,并进而形成矸石墙;
(f)在工作面动压承载区采用单体用液压支柱和π型梁进行加强支护,以抵御工作面顶板垮落形成的动压;
(g)根据工作面漏风情况,在铁丝网和矸石墙表面喷射混凝土或不喷射混凝土;
(h)随着工作面的推进,依次拆除成巷稳定区的挡矸装置、单体用液压支柱和π型梁,继续循环上述步骤,直至整个沿空留巷完成;
(i)遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施;
(j)采区下行开采时,第一个留巷工作面采用双留巷双切眼方式,进而形成留巷工作面Y型通风;采区上行开采时,第一个留巷工作面采用三巷布置方式,进而形成留巷工作面Y型通风。
7.根据权利要求6所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(a)中,
对原一次性锚网索支护的巷道的软顶板采用两排恒阻锚索进行加强支护,恒阻锚索打设在巷道软顶板靠近采空区侧,紧邻采空区侧一排的恒阻锚索称为第一排恒阻锚索,另一排恒阻锚索称为第二排恒阻锚索,第一排恒阻锚索距切顶孔500mm,第二排恒阻锚索距第一排恒阻锚索1400mm;
恒阻锚索长度按公式LH=HF+2.0确定,式中:LF-恒阻锚索长度,单位为m,HF-顶板预裂切缝深度,单位为m。
8.根据权利要求6所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(b)中,对采空区侧巷道顶板施工切顶孔并进行定向预裂爆破的方法如下:
测定坚硬顶板的稳定性和安全厚度,测定软顶板的矿岩特性参数、软顶板的厚度和采空区的高度,在此基础上确定定向预裂爆破所施工切顶孔的钻孔深度、钻孔间距、钻孔角度与钻孔装药量;
其中,钻孔深度按公式HF=(HC-△H1-△H2)/(K-1)进行确定,式中:HF-顶板预裂切缝深度,顶板预裂切缝深度即为钻孔深度,HC-采空区的高度,△H1-采场顶板下沉量,△H2-采场底板底鼓量,K-碎胀系数,一般取1.3~1.5;
其中,钻孔角度为钻孔向采空区侧倾斜 5°~20°;
其中,根据测定矿岩参数、炸药性质与钻孔直径选取炸药单耗量;根据有效钻孔深度和线装药密度计算单孔最大装药量;计算单孔负担爆破面积,确保采空区侧顶板爆破后形成有效的垮落范围,同时不影响巷道上端顶板的恒阻锚索的锚固位置。
9.根据权利要求6所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(d)中,在工作面架后采空区侧铺设挡矸装置为:
煤层厚度小于2m时,挡矸装置采用工字钢;
煤层厚度为2~3m时,挡矸装置采用装有卡揽的可伸缩U型钢;
煤层厚度为3~5m时,挡矸装置采用单排挡矸支架;
煤层厚度大于5m 时,挡矸装置采用双排挡矸支架。
10.根据权利要求6所述的一种高瓦斯三软极不稳定煤层综放工作面沿空留巷方法,其特征在于步骤(i)中,遇到特殊情况对顶板进行临时加强支护措施为:
遇到顶板松散或煤层的情况,在步骤(a)中增加对松散顶板局部和煤层实施低压大流量预注浆加固工艺;
遇到顶板离层明显、裂隙发育的情况,在步骤(a)中增加对顶板局部实施高压小流量预注浆加固工艺。
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