CN110130898B - 无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法，包括以下步骤：从地面向煤层打通主井和副井；在煤层开拓第一联络巷和第二联络巷，第一联络巷与主井连通，第二联络巷与副井连通；将第一联络巷和第二联络巷贯通，并且所述第一联络巷和所述第二联络巷之间贯通的部分作为第一切眼；由第一切眼开始远离主井和副井连线的方向作为第一方向，通过采煤机以第一方向进行截割煤壁进行开采。本发明的无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法有效地解决了现有技术中煤矿开采巷道掘进量大、建井时间长、掘进费用高、巷道事故多发、留设煤柱造成煤炭资源浪费大的问题。

Description

无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法

技术领域

本发明涉及采矿技术领域，具体而言，涉及一种井工长壁开采方法，尤其是一种无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法。

背景技术

煤炭井工开采通常需要从地面向地下开掘一系列井巷，包括主副井、开拓巷道、准备巷道、回采巷道等。为了保护上述巷道，在采矿过程中又需要在巷道附近留设大量的护巷煤柱，以避免巷道因采动和顶板运动影响而破坏。这种采矿方法在我国经过了几十年的发展，目前已成为应用最为广泛的开采方式，为我国煤炭开采事业做出了巨大贡献，但同时也存在诸多问题：

（1）井底车场、开拓巷道、准备巷道以及回采巷道附近留设的护巷煤柱造成资源浪费严重，环境损伤严重。

（2）巷道掘进量大造成生产成本高。井工开采往往需要配套掘进大量的巷道工程，包括开拓巷道、准备巷道以及回采巷道等。

（3）巷道事故多发。据统计，煤矿事故中，巷道事故占91%，其中工作面回采巷道占巷道事故约90%。

（4）建井周期长、投资大，为了使每个回采工作面正常接续，每个煤矿需要布置多个掘进工作面，用人多，掘进量大，掘进时间长，掘进费用高，采煤和掘进交替紧张。巨大的掘进工作量导致煤炭生产前期准备时间过长，增加了煤炭生产的成本，浪费大量的时间和金钱。

综上所述，现有的煤矿开采技术存在巷道掘进量大、掘进时间长、掘进费用高、巷道事故多发、留设煤柱所造成煤炭资源浪费大的问题。

发明内容

本发明提供一种无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法，以解决现有技术中煤矿开采巷道掘进量大、建井时间长、掘进费用高、巷道事故多发、留设煤柱造成的煤炭资源浪费大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种井工长壁开采方法，包括以下步骤：从地面向煤层打通主井和副井；在所述煤层开拓第一联络巷和第二联络巷，所述第一联络巷与所述主井连通，所述第二联络巷与所述副井连通；将所述第一联络巷和所述第二联络巷贯通，并且所述第一联络巷和所述第二联络巷之间贯通的部分作为第一切眼，所述第一切眼的方向平行于所述主井和所述副井的连线；以第一切眼远离所述主井和所述副井连线的方向作为第一方向，通过采煤机以第一方向进行截割煤壁进行开采，形成以所述第一方向为开采行进方向的首采面；所述采煤机在所述首采面截割煤壁时，同时割出第一运输巷和第一回风巷，并将所述第一运输巷和所述第一回风巷保留，所述第一运输巷和所述第一回风巷分别位于所述首采面的两侧，所述第一运输巷与所述主井相连通，所述第一回风巷与所述副井相连通；在所述首采面采到停采线后，在所述首采面的末端留出首采面预留巷道，所述首采面预留巷道分别与所述第一运输巷和所述第一回风巷连通；待所述首采面的采煤工作完成后，以首采面的第一运输巷或第一回风巷作为第二工作面的切眼，以远离第一运输巷或第一回风巷的第二方向进行第二工作面的开采；直至将所有所述第二工作面开采完。

进一步地，所述第二工作面由所述首采面位于所述第一运输巷的一侧开始开采。

进一步地，所述第二工作面由所述首采面位于所述第一回风巷的一侧开始开采。

进一步地，所述第二方向与所述第一方向垂直。

进一步地，所述第一运输巷和所述第一回风巷通过切顶卸压自成巷技术形成。

进一步地，所述首采面为两个，两个所述首采面的布置相对所述主井和所述副井的连线对称。

进一步地，待所有第二工作面开采完成后，在所述主井附近位置处布置切眼，并以远离所述主井的所述第二方向进行开采。

进一步地，待所有第二工作面开采完成后，在所述副井附近位置处布置切眼，并以远离所述副井的所述第二方向进行开采。

进一步地，待所有第二工作面开采完成后，在所述主井或者所述副井的周围布置切眼，并开采所述主井、所述副井、所述第一联络巷和所述第二联络巷围成的区域。

应用本发明的技术方案，本发明的井工长壁开采方法是从建井初期着手布设整个矿区开采格局，矿井井筒开拓完毕后，直接通过井筒开拓出第一联络巷和第二联络巷，并将两个联络巷贯通形成开切眼，最后进行采矿活动。这样可以消除大量巷道掘进，减少煤炭生产前期准备时间，提前煤炭开采时间。同时减少了煤炭生产成本，减少了掘进所需要的人员，避免了巷道掘进过程中所带来的安全事故，为整个矿井生产节约了大量的时间和金钱。该开采方法不仅能够减少了矿井建设周期，而且随着采矿活动进行，在整个矿区内不留设任何煤柱，可以提高矿井的采出率，节约煤炭资源，增加矿井的服务年限，避免了因留设煤柱上方应力集中引起的巷道围岩大变形、冲击地压、煤（岩）爆以及煤与瓦斯突出等地质灾害。

附图说明

图1是本发明一个实施例中形成第一切眼的示意图。

图2是本发明一个实施例中开采第一个首采面的开采示意图。

图3是本发明一个实施例中由第一运输巷开采第二工作面的开采示意图。

图4是本发明一个实施例中由第一回风巷开采第二工作面的开采示意图。

图5是本发明一个实施例中开采第二个首采面的开采示意图。

图6是本发明一个实施例中所有的第二工作面已开采完后的开采示意图。

图7是本发明一个实施例中未开采区域的开采示意图。

图8是本发明一个实施例中主井、副井及联络巷所围区域的开采示意图。

图9是发明另一个实施例的首采面的开采示意图。

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至图5所示，根据本发明的实施例，提供了一种无煤柱留设无巷道掘进矿井设计方法，即一种井工长壁开采方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：从地面向煤层打通主井1和副井2。

步骤2：在所述煤层开拓第一联络巷31和第二联络巷32，所述第一联络巷31与所述主井1连通，所述第二联络巷32与所述副井2连通；第一联络巷31和第二联络巷32的长度优选为50~100m。

步骤3：如图1所示，将所述第一联络巷31和所述第二联络巷32贯通，并且所述第一联络巷和所述第二联络巷之间贯通的部分作为第一切眼4，优选的，所述第一切眼4的方向平行于所述主井1和所述副井2的连线。

步骤4：如图2所示，以第一切眼4远离所述主井1和所述副井2连线的方向作为第一方向，采煤机在第一方向上截割煤壁进行开采，形成以所述第一方向为开采方向的首采面5。参见图2所示，首采面5的末端为第一方向上煤层的末端，即首采面5可以开采到第一方向没有煤炭的位置或井田边界。

步骤5：所述采煤机在所述首采面截割煤壁时，同时割出第一运输巷和第一回风巷，并通过留巷将所述第一运输巷61和所述第一回风巷62保留，即所述第一运输巷61和所述第一回风巷62是在采煤机开采作业的过程中通过留巷形成，所述第一运输巷61和所述第一回风巷62分别位于所述首采面5的两侧，所述第一运输巷61至少与所述主井1相连通，所述第一回风巷62至少与所述副井2相连通。

步骤6：在所述首采面5采到停采线51后，在所述首采面5的末端留出首采面5预留巷道（预留巷道与图中停采线51位置重合），所述首采面5预留巷道分别与所述第一运输巷61和所述第一回风巷62连通。利用采煤机在采煤过程中割出巷道空间，并利用顶板切缝、恒阻大变形锚索支护技术等将巷道空间保留下来形成所述第一运输巷61和所述第一回风巷62连通。

步骤7：在所述首采面5的开采完成后，以首采面5的第一运输巷61或第一回风巷62作为第二工作面7的切眼，以远离第一运输巷61或第一回风巷62的第二方向进行第二工作面7的开采。

步骤8：所述采煤机在所述第二工作面7截割煤壁时，同时割出第二运输巷81和第二回风巷82，并通过留巷将所述第二运输巷81和所述第二回风巷82保留，即所述第二运输巷81和所述第二回风巷82是在采煤机开采作业的过程中通过留巷形成，所述第二运输巷81和所述第二回风巷82分别位于所述第二工作面7的两侧，所述第二运输巷81与所述第一运输巷61连通，直至把所有第二工作面全部开采完。参见图3，图中示出了首采面5和第二工作面7的位置关系，在开采过程可以按照图3的布局进行开采。

所述第二工作面7的数量为多个，依次开采多个所述第二工作面7，从开采第二个所述第二工作面7开始，上一个所述第二工作面7的第二回风巷82位于靠近下一个所述第二工作面7的一侧，并且上一个所述第二工作面7的第二回风巷82作为下一个所述第二工作面7的第二运输巷81，上一个所述第二工作面7的运输巷在上一个所述第二工作面7开采后成为采空区；从第二个第二工作面的开采开始，第二工作面7的第二运输巷81随采随废不做保留。只保留第一个第二工作面7的第二运输巷81以连通第一运输巷61。参见图4，按照第一方向，依次排列多个第二工作面7。

进一步地，如图3所示，所述第二工作面7由所述首采面5位于所述第一运输巷61的一侧开始开采。所述第二方向与所述第一方向垂直。通过首采面5的第一方向以及第二方向的配合，可以将矿区绝大部分的煤矿都开采出来，最大程度地避免了煤矿开采不完全的情况，提升了出煤量。另外，所述第二工作面7也可以由所述首采面5位于所述第一回风巷62的一侧开始开采，如图4所示，本发明的第二工作面7是先由第一运输巷61的一侧开采，开采完成后再从第一回风巷62开始开采另外一侧的第二工作面7。当然，参见图4所示的开采示意图，第二工作面7可以从首采面5的两侧（第一运输巷61的一侧以及第一回风巷62的一侧）同时进行开采，这样开采效率更高。

如图5所示，首采面5也可以同时为两个，所述两个首采面5的布置相对所述主井1和所述副井2的连线对称。两个首采面5可以依次开采也可以同时进行开采，具体根据实际煤层的情况进行确定，两个首采面5同时开采时效率更高。当两个首采面依次开采时，在第一个首采面5这一侧所有的第二工作面7开采完成后，再开采第二个首采面5，以及第二个首采面5这一侧所有的第二工作面7，直至将两个首采面5两侧的所有第二工作面7开采完毕。或者也可以同时进行两个首采面5的开采，以及同时开采两个首采面5的第二工作面7，首采面5和所有的第二工作面7开采完毕后形成为图6所示的开采示意图。

当然在其他实施例中，首采面5也可以为一个，首采面的数量位置是根据煤层以及主副井位置决定的，具体根据实际情况确定。如图9所示，首采面5为一个时，首采面的开采方向为远离所述主井1和所述副井2连线的方向。

在所述第二工作面7采到停采线后，在所述述第二工作面7的末端留出工作面预留巷道，所述工作面预留巷道分别与所述第二运输巷81和所述第二回风巷82连通。

本采矿方法进一步优选地，待所有第二工作面7开采完成后，在所述主井1或副井2朝向未开采区域9的位置处布置切眼91，并以远离所述主井1或副井2的所述第二方向进行开采，具体的布局和采矿方式参见图7所示，通过这种布局采矿方式，可以将主井1和副井2朝向未开采区域9的煤矿采矿完成。

参见图8，待所有第二工作面7开采完成后，在所述主井1或者所述副井2的周围布置切眼，并开采所述主井1、所述副井2、所述第一联络巷31和所述第二联络巷32围成的区域10。根据井筒附近最初的切眼布置工作面，并采用传统方式进进行开采，至此完成整个矿区的工作面采矿，实现全矿区的无煤柱留设和无巷道掘进。

本发明的井工长壁开采方法，即全矿区无煤柱留设及无巷道掘进是从建井初期着手布设整个矿区开采格局，矿井井筒开拓完毕后，直接通过井筒（主井1和副井2）开拓出第一联络巷31和第二联络巷32，并将两个联络巷贯通形成开切眼，最后进行采矿活动。这样可以消除掘进，减少煤炭生产前期准备时间，提前煤炭开采时间。同时减少了煤炭生产成本，减少了掘进所需要的人员，避免了巷道掘进过程中所带来的安全事故，为整个矿井生产节约了大量的时间和金钱。不仅能够减少了矿井建设周期，而且随着采矿活动进行，在整个矿区内不留设任何煤柱，可以提高矿井的采出率，节约煤炭资源，增加矿井的服务年限，避免了因留设煤柱上方应力集中引起的巷道围岩大变形、冲击地压、煤（岩）爆以及煤与瓦斯突出等地质灾害。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）在整个矿区内不掘进任何巷道，可以消除掘进，减少煤炭生产前期准备时间，提前煤炭开采时间。同时减少了煤炭生产成本，减少了掘进所需要的人员，避免了巷道掘进过程中所带来的安全事故，为整个矿井生产节约了大量的时间和金钱。

（2）在整个矿区内不留设任何煤柱，可以提高矿井的采出率，节约煤炭资源，增加矿井的服务年限，避免了因留设煤柱上方应力集中引起的巷道围岩大变形、冲击地压、煤（岩）爆以及煤与瓦斯突出等地质灾害，为国家节约煤炭资源做出了巨大贡献。

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 (9)

1.一种井工长壁开采方法，其特征在于，包括以下步骤：

从地面向煤层打通主井和副井；

在所述煤层开拓第一联络巷和第二联络巷，所述第一联络巷与所述主井连通，所述第二联络巷与所述副井连通；

将所述第一联络巷和所述第二联络巷贯通，并且所述第一联络巷和所述第二联络巷之间贯通的部分作为第一切眼，所述第一切眼的方向平行于所述主井和所述副井的连线；

以第一切眼远离所述主井和所述副井连线的方向作为第一方向，通过采煤机以第一方向进行截割煤壁进行开采，形成以所述第一方向为开采行进方向的首采面；

所述采煤机在所述首采面截割煤壁时，同时割出第一运输巷和第一回风巷，并将所述第一运输巷和所述第一回风巷保留，所述第一运输巷和所述第一回风巷分别位于所述首采面的两侧，所述第一运输巷与所述主井相连通，所述第一回风巷与所述副井相连通；

在所述首采面采到停采线后，在所述首采面的末端留出首采面预留巷道，所述首采面预留巷道分别与所述第一运输巷和所述第一回风巷连通；

待所述首采面的采煤工作完成后，以首采面的第一运输巷或第一回风巷作为第二工作面的切眼，以远离第一运输巷或第一回风巷的第二方向进行第二工作面的开采；

直至将所有所述第二工作面开采完。

2.根据权利要求1所述的井工长壁开采方法，其特征在于，所述第二工作面由所述首采面位于所述第一运输巷的一侧开始开采。

3.根据权利要求1所述的井工长壁开采方法，其特征在于，所述第二工作面由所述首采面位于所述第一回风巷的一侧开始开采。

4.根据权利要求1所述的井工长壁开采方法，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向垂直。

5.根据权利要求1所述的井工长壁开采方法，其特征在于，所述第一运输巷和所述第一回风巷通过切顶卸压自成巷技术形成。

6.根据权利要求1所述的井工长壁开采方法，其特征在于，所述首采面为两个，两个所述首采面的布置相对所述主井和所述副井的连线对称。

7.根据权利要求6所述的井工长壁开采方法，其特征在于，待所有第二工作面开采完成后，在所述主井附近位置处布置切眼，并以远离所述主井的所述第二方向进行开采。

8.根据权利要求6所述的井工长壁开采方法，其特征在于，待所有第二工作面开采完成后，在所述副井附近位置处布置切眼，并以远离所述副井的所述第二方向进行开采。

9.根据权利要求6所述的井工长壁开采方法，其特征在于，待所有第二工作面开采完成后，在所述主井或者所述副井的周围布置切眼，并开采所述主井、所述副井、所述第一联络巷和所述第二联络巷围成的区域。