CN109854247A - 留巷的切顶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种留巷的切顶方法，包括以下步骤：步骤S10：对预留巷道的顶板进行补强支护；步骤S20：在预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备进行钻孔，得到切缝钻孔线；步骤S30：在预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处，采用挡矸支护技术对预留巷道进行支护，防止矸石进入到预留巷道；步骤S40：采空区上方的顶板沿切缝钻孔线自然垮落，并在垮落后压实，成为工作面的矸石巷帮，留巷形成。本发明的留巷的切顶方法工序简单、施工环境要求低、消除了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，具体而言，涉及一种留巷的切顶方法。
背景技术
煤炭企业为提高煤炭资源的回收率，往往使用沿空留巷的方式取消相邻工作面巷道之间的煤柱，避免资源的浪费。传统的沿空留巷采用架设密集单体支柱、筑砌体墙等高强支护的形式，或者沿巷道方向在预留巷道与采空区之间进行钻孔、爆破，形成一个预裂面，采空区侧顶板依靠重力作用，自然垮落，被动地实现切断巷道顶板与采空区顶板之间的应力路径，使采空区侧顶板随工作面推进及时垮落并避免对留巷顶板产生影响。
技术背景中依靠架设密集单体支柱、筑砌体墙等高强支护的被动切顶方法，不能及时的切断巷道顶板与采空区顶板间的应力传递，切顶范围不易控制，容易破坏巷道顶板；钻孔、爆破切顶方式需先进行钻孔、预放炮试验能得到合理的炸药使用量，再进行批量钻孔、放炮施工，工序复杂；且在瓦斯矿井中进行放炮施工时存在较大的安全隐患。
针对现有煤矿沿空留巷中采用的架设密集单体支柱、筑砌体墙形式存在的切顶效果较差和钻孔、爆破切顶方式中存在的工序复杂，对矿井瓦斯、煤尘浓度限制严格，对施工通风环境要求较高等缺点。
发明内容
本发明实施例中提供一种留巷的切顶方法，以解决现有技术中切顶工法工序复杂、施工环境要求高、安全隐患大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种留巷的切顶方法，包括以下步骤：步骤S10：对预留巷道的顶板进行补强支护；步骤S20：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备进行钻孔，得到切缝钻孔线；步骤S30：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处，采用挡矸支护技术对所述预留巷道进行支护，防止矸石进入到所述预留巷道；步骤S40：，所述采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线自然垮落，并在垮落后压实，成为工作面的矸石巷帮，留巷形成。
进一步地，所述步骤S20包括以下步骤：步骤S201：根据所述采空区侧顶板的类型，确定切缝钻孔的施工数据；步骤S202：根据所述切缝钻孔的施工数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
进一步地，所述步骤S201包括以下步骤：当判定顶板为硬岩时，钻孔间距为100mm-300mm；当判定顶板为软岩时，钻孔间距为150mm-400mm；当判定顶板为破碎顶板结构时，钻孔间距为200mm-400mm；其中，钻孔间距是指相邻两个钻孔圆心之间的距离。
进一步地，所述步骤S20包括以下步骤：步骤S211：根据采煤机割煤的高度，确定切缝钻孔的钻孔数据；步骤S212：根据所述切缝钻孔的钻孔数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
进一步地，所述步骤S211包括：切缝钻孔的钻孔深度Hf通过以下公式获得：Hf＝2.6Hc；其中，Hc为采煤机割煤的高度，单位为m。
进一步地，所述步骤S211包括：当采煤机割煤的高度Hc≤1m时，则钻孔角度β≥15°；当采煤机割煤的高度Hc＞1m时，则钻孔角度β＜15°；其中，钻孔角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。
进一步地，所述步骤S20包括：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备得到切缝钻孔线，所述钻孔朝向采空区侧倾斜，钻孔倾斜的角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。
进一步地，所述步骤S10中包括：通过铺网、锚杆、锚索中的任一种或多种对预留巷道的顶板进行补强支护。
进一步地，所述步骤S30包括：通过U型钢在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处进行挡矸支护。
进一步地，所述步骤S40包括：采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线垮落压实后形成矸石墙。
本发明的切顶方法，只在需要切顶的位置进行钻孔密集施工，得到切缝钻孔线，并采用挡矸支护技术对预留巷道进行支护，顶板沿切缝钻孔线在重力下直接垮落后形成矸石巷帮，留巷形成。本发明的切顶方法在留巷过程中取消了爆破这一施工步骤，无需进行架设密集单体支柱、筑砌体墙等高强支护，简化了切顶的工序，降低了对施工环境，如矿井瓦斯、煤尘浓度限制，施工通风环境等的要求，并可以达到较好的切顶效果，兼具更安全的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的留巷的切顶方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的留巷的切顶过程的结构示意图；
图3是本发明实施例的留巷的切顶过程的钻孔布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种留巷的切顶方法，特别是沿空留巷(一种工艺方法)的切顶方法，切顶方法包括以下步骤：
步骤S10：对预留巷道的顶板进行补强支护；
步骤S20：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备进行钻孔，得到切缝钻孔线；
步骤S30：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处，采用挡矸支护技术对所述预留巷道进行支护，防止矸石进入到所述预留巷道；
步骤S40：，所述采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线自然垮落，并在垮落后压实，成为工作面的矸石巷帮，留巷形成。
本发明的切顶方法，只在需要切顶的位置进行钻孔密集施工，得到切缝钻孔线，并采用挡矸支护技术对预留巷道进行支护，顶板沿切缝钻孔线在重力下直接垮落后形成矸石巷帮，留巷形成。本发明的切顶方法在留巷过程中取消了爆破这一施工步骤，无需进行架设密集单体支柱、筑砌体墙等高强支护，简化了切顶的工序，降低了对施工环境，如矿井瓦斯、煤尘浓度限制，施工通风环境等的要求，并可以达到较好的切顶效果，兼具更安全的优点。
进一步优选地，所述步骤S20包括以下步骤：
步骤S201：根据所述采空区侧顶板的类型，确定切缝钻孔的施工数据；
步骤S202：根据所述切缝钻孔的施工数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
进一步优选地，所述步骤S201包括以下步骤：
当判定顶板为硬岩时，钻孔间距为100mm-300mm；
当判定顶板为软岩时，钻孔间距为150mm-400mm；
当判定顶板为破碎顶板结构时，钻孔间距为200mm-400mm；
其中，钻孔间距是指相邻两个钻孔圆心之间的距离。
本发明的切顶方法可以根据顶板不同的岩性，对切缝钻孔线进行调整，进而达到安全切顶的效果。而且通过选择不同的钻孔间距，可以提高钻孔施工的效率，提升工作效率。
进一步优选地，所述步骤S20包括以下步骤：
步骤S211：根据采煤机割煤的高度，确定切缝钻孔的钻孔数据；
步骤S212：根据所述切缝钻孔的钻孔数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
本实施例进一步优选地，所述步骤S211包括：
切缝钻孔的钻孔深度Hf通过以下公式获得：Hf＝2.6Hc；
其中，Hc为采煤机割煤的高度，单位为m。
本实施例进一步优选地，所述步骤S211包括：
当采煤机割煤的高度Hc≤1m时，则钻孔角度β≥15°；
当采煤机割煤的高度Hc＞1m时，则钻孔角度β＜15°；
其中，钻孔角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。
通过采煤机割煤高度来选择钻孔深度和/或钻孔角度，可以使得切缝钻孔线可以有效地切断预留巷道的顶板与采空区的顶板之间的联系，采空区的顶板在重力作用下沿切缝钻孔线垮落，切缝钻孔线可以使切顶范围更容易控制，且不会破坏预留巷道的顶板。另外，需要强调的是，本发明切顶方法的技术方案中，不需要再进行爆破工序，只需要进行钻孔就可以满足应力要求，使顶板自动垮落，取消了放炮工序后，省去了预放炮试验、放炮施工等复杂工序，而且也消除了在瓦斯矿井中放炮存在的安全隐患。
结合图2所示，切顶方法中步骤S20包括：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备得到切缝钻孔线，所述钻孔朝向采空区侧倾斜，钻孔倾斜的角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。以图2的坐标方向为例，钻孔的方向是朝向切顶左上方向的，也就是采空区侧的上方。
进一步优选地，所述步骤S10中包括：通过铺网、锚杆、锚索中的任一种或多种对预留巷道的顶板进行补强支护。
进一步地，所述步骤S30包括：通过U型钢在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处进行挡矸支护。
进一步地，所述步骤S40包括：采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线垮落压实后形成矸石墙。参见图2和图3，通过锚索4对预留巷道7的顶板进行补强支护，在预留巷道的采空区侧8，按照切缝钻孔线1对顶板进行钻孔，切缝钻孔线1位于所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处，在所述预留巷道位于巷道侧9的位置处，通过切顶护帮支架3对顶板进行支护，通过U型钢对所述预留巷道的采空区侧8和巷道侧9之间进行挡矸支护，预留巷道的巷道侧9为预留巷道相对于切缝钻孔线1最终形成留巷的一侧。位于采空区6上方的顶板垮落后(图2所示为垮落后的示意图)，形成矸石墙2，预留巷道7形成，预留巷道7两端分别是矸石墙2和巷帮5，该留巷可作为回采巷道。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种留巷的切顶方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：对预留巷道的顶板进行补强支护；
步骤S20：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备进行钻孔，得到切缝钻孔线；
步骤S30：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置处，采用挡矸支护技术对所述预留巷道进行支护，防止矸石进入到所述预留巷道；
步骤S40：所述采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线自然垮落，并在垮落后压实，成为工作面的矸石巷帮，留巷形成。
2.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S20包括以下步骤：
步骤S201：根据所述采空区侧顶板的类型，确定切缝钻孔的施工数据；
步骤S202：根据所述切缝钻孔的施工数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
3.根据权利要求2所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S201包括以下步骤：
当判定顶板为硬岩时，钻孔间距为100mm-300mm；
当判定顶板为软岩时，钻孔间距为150mm-400mm；
当判定顶板为破碎顶板结构时，钻孔间距为200mm-400mm；
其中，钻孔间距是指相邻两个钻孔圆心之间的距离。
4.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S20包括以下步骤：
步骤S211：根据采煤机割煤的高度，确定切缝钻孔的钻孔数据；
步骤S212：根据所述切缝钻孔的钻孔数据，通过钻孔设备在所述预留巷道位于采空区侧位置处的顶板上进行施工钻孔，施工出所述切缝钻孔线。
5.根据权利要求4所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S211包括：
切缝钻孔的钻孔深度Hf通过以下公式获得：Hf＝2.6Hc；
其中，Hc为采煤机割煤的高度，单位为m。
6.根据权利要求4所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S211包括：
当采煤机割煤的高度Hc≤1m时，则钻孔角度β≥15°；
当采煤机割煤的高度Hc＞1m时，则钻孔角度β＜15°；
其中，钻孔角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。
7.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S20包括：在所述预留巷道边缘靠近采空区侧位置处的顶板上，沿巷道走向，通过钻孔设备得到切缝钻孔线，所述钻孔朝向采空区侧倾斜，钻孔倾斜的角度为钻孔轴线与预留巷道的延伸轴线之间的角度。
8.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S10中包括：通过铺网、锚杆、锚索中的任一种或多种对预留巷道的顶板进行补强支护。
9.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S30包括：通过U型钢在所述预留巷道边缘靠近采空区侧的位置进行挡矸支护。
10.根据权利要求1所述的切顶方法，其特征在于，所述步骤S40包括：采空区上方的顶板沿所述切缝钻孔线垮落压实后形成矸石墙。
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