CN110886611B - 一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，掘巷工艺主要包括的步骤：有在大采高工作面的两侧布置皮带运输巷、辅助运输巷、回风巷，并在后两者之间布置一个宽煤柱；在辅助运输巷顶板布置顶板卸压钻孔，进行顶板卸压；工作面回采期间，逐步拆除工作面前方的临时闭墙，充填后方的通风横川端部，同时可布置接替工作面的辅助运输巷和回风巷；工作面回采结束后，从两侧在宽煤柱内与采空区预留小煤柱沿空掘巷，掘巷出煤可直接堆放于通风横川内；接替工作面采用跨巷回采方式回采，后续工作面均可采区同样的方式沿空掘巷。本发明可以减少工作面煤柱损失，实现工作面安全高效回采，同时也能够避免采空区涌出的瓦斯危及工作面作业人员的安全。

Description

一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺。

背景技术

沿空掘巷是在工作面侧向支承压力应力降低区和瓦斯释放区进行掘进，这种掘进方法巷道压力小，且已实现区域消突，防突工程小，再者可以减少煤柱损失，因此在我国河南、山东、安徽等矿区得到大面积推广应用，且取得了良好的应用效果。但在我国厚煤层赋存较多的山西、陕西、内蒙等矿区，沿空掘巷缺难以得到有效的推广应用，主要存在以下制约因素：

(1)煤层厚度大，多采用大采高采煤技术，煤层瓦斯含量高，工作面产量大，回采过程中工作面瓦斯涌出量大，需风量大，工作面需布置多条巷道；特别是高瓦斯煤层开采，极易造成上隅角瓦斯积聚、超限，存在严重的安全隐患，多数矿井采用多巷布置方式，通过尾巷通风方式治理上隅角瓦斯；再者长距离掘进供风困难，双巷掘进效率高，采用多巷布置方式有利；

(2)沿空掘巷需在已经垮落稳定的采空区边缘掘进巷道，工作面一般需采取跳采顺序开采，极易出现孤岛工作面，大采高工作面开采强度大，矿压显现强烈，孤岛工作面易出现冲击地压事故。

基于以上原因，在很多高瓦斯厚煤层矿区，多数矿井采用多巷布置形式，回采巷道采用大煤柱护巷方式，每个回采工作面损失煤柱达30～70m，基本占了回采工作面的1/8～1/4，经济价值高达数亿元，造成了极大地优质煤炭资源的浪费。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中针对煤层厚度较大，瓦斯含量较高的矿区在采用沿巷掘进工艺时容易发生瓦斯积聚和瓦斯超限，以及极易出现孤岛工作面并一进步出现冲击地压事故的现象。本发明在不改变高瓦斯大采高工作面巷道布置方式的前提下，综合深孔爆破卸压、横川充填、跨巷回采等技术手段，实现小煤柱沿空掘巷，以减少工作面煤柱损失，实现工作面安全高效回采。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，所述掘巷工艺包括如下步骤：

步骤S1，在大采高工作面的两侧布置三个掘进工作面，分别为位于大采高工作面同侧的辅助运输巷和回风巷，以及位于大采高工作面另一侧的皮带运输巷，并在辅助运输巷和回风巷之间留设第一预留煤柱，辅助运输巷和回风之间间隔设置多个端部设有临时闭墙的通风横川；

步骤S2，工作面切眼贯通后，在辅助运输巷顶板布置顶板卸压钻孔，然后对辅助运输巷顶板进行预裂爆破；

步骤S3，工作面回采期间，拆除大采高工作面前方通风横川的临时闭墙，并对大采高工作面后方靠近采空区一侧的通风横川的端部进行充填，同时在接替工作面上布置接替工作面的辅助运输巷和回风巷的掘进工作面；

步骤S4，工作面回采结束后，在第一预留煤柱内沿空掘巷，掘进接替工作面的皮带运输巷，接替工作面的皮带运输巷与采空区之间留设第二预留煤柱，第二预留煤柱的尺寸小于第一预留煤柱的尺寸；

步骤S5，在接替工作面的辅助运输巷的顶板上再次布置顶板卸压钻孔，进行预裂爆破；

步骤S6，接替工作面采用跨巷回采的方式进行回采，在接替工作面回采期间，同步布置下一个接替工作面的两个掘进工作面；

步骤S7，后续的接续工作面均重复步骤S1～步骤S6，在上一工作面的第一预留煤柱内，与采空区留设第二预留煤柱，沿空掘进接续工作面的皮带运输巷。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S1的具体做法为：在大采高工作面的一侧布置第一掘进工作面，在大采高工作面的另一侧布置第二掘进工作面和第三掘进工作面，第一掘进工作面、第二掘进工作面和第三掘进工作面分别作为大采高工作面的皮带运输巷、辅助运输巷和回风巷，辅助运输巷与回风巷之间布置第一预留煤柱，辅助运输巷与回风巷之间间隔设置多个通风横川，通风横川相对大采高工作面的走向倾斜设置，且通风横川的两端处均安设临时闭墙；

所述步骤S2的具体做法为：步骤S1中的工作面回采巷道和切眼掘进完成后，皮带运输巷和辅助运输巷进风，回风巷回风，在辅助运输巷顶板布置顶板卸压钻孔，顶板卸压钻孔向采空区方向倾斜设置，然后对辅助运输巷顶板进行预裂爆破；

所述步骤S3的具体做法为：大采高工作面回采期间，拆除靠近大采高工作面前方的通风横川上的临时闭墙，并对大采高工作面后面靠近采空区的通风横川的端部全部进行充填，形成充填闭墙，同时在接替工作面的另一侧布置第四掘进工作面和第五掘进工作面，第四掘进工作面和第五掘进工作面分别作为接替工作面的辅助运输巷和回风巷；

所述步骤S4的具体做法为：大采高工作面回采完毕后，沿着采空区边缘，在第一预留煤柱内沿空掘巷，掘进第六掘进工作面与第七掘进工作面，掘进时从两端相向掘进直至中间贯通，第六掘进工作面与第七掘进工作面作为接替工作面的皮带运输巷，接替工作面的皮带运输巷与采空区之间留设第二预留煤柱；

所述步骤S5的具体做法为：接替工作面的巷道布置完毕后，皮带运输巷、工作面中间巷、辅助运输巷进风，回风巷回风，并在辅助运输巷的顶板布置顶板卸压钻孔，然后进行预裂爆破。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S1中，相邻两个所述通风横川之间间隔的距离为L2，L2＝50～100m。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S1中，所述第一预留煤柱的宽度为L1，L1＝40～70m。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S2中，顶板卸压钻孔倾斜角度为10°～20°。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S3中，充填闭墙的范围为6～8m。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S3中，第四掘进工作面和第五掘进工作面与第二掘进工作面和第三掘进工作面的布置方式相同。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S4中第二煤柱的宽度为L3，L3＝6～8m。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S4中，掘进第六掘进工作面和第七掘进工作面所产生的煤炭直接堆放于通风横川内，形成堆煤充填。

如上所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，优选地，所述步骤S6中，接替工作面的工作面总长度为L4，L4等于接替工作面的宽度加上第一预留煤柱的部分宽度。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明在不改变高瓦斯大采高工作面巷道布置方式的前提下，综合深孔爆破卸压、通风横川充填、跨巷回采等技术手段，实现小煤柱沿空掘巷，以减少工作面煤柱损失，实现工作面安全高效回采。同时也能够避免采空区涌出的瓦斯危及工作面作业人员的安全。本发明避免了现行掘巷工艺的工作面采取跳采的顺序开采的方式，避免出现孤岛工作面，同时也能够减少冲击地压事故发生的几率。此外，在掘进接替工作面的辅助运输巷和回风巷的过程中所产生的煤炭直接堆放于通风横川内，形成堆煤充填，这样就节省了额外充填的材料的运输以及使用。

附图说明

图1为本发明实施例的工作面掘进期间的工作面布置示意图；

图2为本发明实施例的工作面布置完成后的工作面巷道布置图；

图3为本发明实施例的工作面切顶爆破钻孔布置的正视图；

图4为图3的侧视图；

图5为本发明实施例的工作面回采期间的示意图；

图6为本发明实施例的沿空掘巷的巷道布置示意图；

图7为本发明实施例的接替工作面的巷道布置示意图；

图8为本发明实施例的接替工作面回采示意图。

图中：1、第一掘进工作面；2、第二掘进工作面；3、大采高工作面；4、通风横川；5、临时闭墙；6、接替工作面；7、第三掘进工作面；8、皮带运输巷；9、顶板卸压钻孔；10、辅助运输巷；11、回风巷；12、工作面推进方向；13、采空区；14、充填闭墙；15、第四掘进工作面；16、第五掘进工作面；17、堆煤充填；18、第六掘进工作面；19、第七掘进工作面；20、工作面中间巷；21、第一预留煤柱；22、第二预留煤柱。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1～8所示，本发明提供了一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，掘巷工艺包括如下步骤：

如图1所示，步骤S1，在大采高工作面3的两侧布置三个掘进工作面，并在两个掘进工作面之间布置第一预留煤柱21，步骤S1的具体做法为：在大采高工作面3的一侧布置第一掘进工作面1，在大采高工作面3的另一侧布置第二掘进工作面2和第三掘进工作面7，第一掘进工作面1、第二掘进工作面2和第三掘进工作面7分别作为大采高工作面3的皮带运输巷8、辅助运输巷10和回风巷11，辅助运输巷10与回风巷11之间布置第一预留煤柱21，辅助运输巷10与回风之间间隔设置多个通风横川4，通风横川4相对大采高工作面3的走向倾斜设置，且通风横川4的两端处均安设临时闭墙5，临时闭墙5一般采取木板墙、高水材料充填墙或者砖墙等。通风横川4与巷道的走向保持一定的夹角，使得后期的通风更为便捷，同时倾斜的通风横川4也便于进行进行封闭。

进一步地，步骤S1中，相邻两个通风横川4之间间隔的距离为L2，L2＝50～100m(如50m、55m、60m、65m、78m、80m、95m、100m)。

进一步地，步骤S1中，第一预留煤柱21的宽度为L1，L1＝40～70m(如40m、45m、46m、48m、50m、55m、60m、65m、70m)。第一预留煤柱21的尺寸要设置的足够大，使得第三掘进工作面7掘成的回风巷11处于大采高工作面3侧向支承压力的影响区域之外。

如图2～4所示，步骤S2，工作面切眼贯通后，在辅助运输巷10顶板布置顶板卸压钻孔9，然后对辅助运输巷10顶板进行预裂爆破，步骤S2的具体做法为：步骤S1中的工作面回采巷道和切眼掘进完成后，皮带运输巷8和辅助运输巷10进风，回风巷11回风，然后在辅助运输巷10顶板布置顶板卸压钻孔9，顶板卸压钻孔9向采空区13方向倾斜设置，对辅助运输巷10顶板进行预裂爆破。工作面回采巷道和切眼掘进完成后，形成“两进一回”的通风形式，即皮带运输巷8、辅助运输巷10进风，回风巷11回风，保持整个采掘面的良好通风。

进一步地，步骤S2中，顶板卸压钻孔9向采空区13的倾斜角度为10°～20°(如10°、15°、20°)。顶板卸压钻孔9位于辅助运输巷10的顶板上，顶板卸压钻孔9相对工作面推进方向12倾斜设置。

如图5所示，步骤S3，拆除通风横川4上一部分的临时闭墙5，充填另外一部分通风横川4，同时再布置另外两个掘进工作面，步骤S3的具体做法为：大采高工作面3回采期间，拆除靠近大采高工作面3前方的通风横川4上的临时闭墙5，部分临时闭墙5拆除之后，辅助运输巷10与回风巷11之间形成了通风回路，保障正常的通风。并对大采高工作面3后面靠近采空区13的通风横川4的端部全部进行充填，形成充填闭墙14，这样既能够保证辅助运输巷10与回风之间的正常通风，又能够保证避免采空区13积聚的瓦斯涌出到采掘工作面，危及工作面的人员安全，同时在接替工作面6的另一侧布置第四掘进工作面15和第五掘进工作面16，第四掘进工作面15和第五掘进工作面16分别作为接替工作面6的辅助运输巷10和回风巷11，为接替工作面6的回采做好准备。

进一步地，步骤S3中，充填闭墙14的范围为6～8m(如6m、6.5m、7m、7.5m、8m)。

进一步地，步骤S3中，第四掘进工作面15和第五掘进工作面16与第二掘进工作面2和第三掘进工作面7的布置方式相同。由于这两组掘进工作面分别是作为大采高工作面3和接替工作面6的辅助运输巷10和回风巷11，所以从本质上来说，两组的功能是一致的，所以要求布置方式相同。

如图6所示，步骤S4，工作面回采结束后，在第一预留煤柱21内沿空掘巷，掘进接替工作面6的皮带运输巷8，接替工作面6的皮带运输巷8与采空区13之间留设第二预留煤柱22，第二预留煤柱22的尺寸小于第一预留煤柱21的尺寸，步骤S4的具体做法为：大采高工作面3回采完毕后，沿着采空区13边缘，在第一预留煤柱21内沿空掘巷，掘进第六掘进工作面18与第七掘进工作面19，掘进时从两端相向掘进直至中间贯通，第六掘进工作面18与第七掘进工作面19作为接替工作面6的皮带运输巷8，接替工作面6的皮带运输巷8与采空区13之间留设第二预留煤柱22第六掘进工作面18和第七掘进工作面19分别从两端往中间进行推进，这样就可以大大加快掘进的速度。在此可以实现小煤柱的开采，避免过大的煤柱所带来的煤炭损失。此外，由于第二预留煤柱22是在第一预留煤柱21的基础上进行留设的，相当于是第一预留煤柱21进行了一次缩小，同时第二预留煤柱22的尺寸远远小于第一预留煤柱21的尺寸，这样就会节省大量煤炭资源。

进一步地，步骤S4中第二煤柱的宽度为L3，L3＝6～8m(如6m、6.5m、7m、7.5m、8m)。

进一步地，步骤S4中，掘进第六掘进工作面18和第七掘进工作面19所产生的煤炭直接堆放于通风横川4内，形成堆煤充填17。利用采掘出的煤炭进行直接堆煤填充，可以节省额外运输的填充材料，同时也能加快整体的施工进度。

如图7所示，步骤S5，在接替工作面6的辅助运输巷10的顶板上再次布置顶板卸压钻孔9，进行预裂爆破，步骤S5的具体做法为：接替工作面6的巷道布置完毕后，皮带运输巷8、工作面中间巷20、辅助运输巷10进风，回风巷11回风，并在辅助运输巷10的顶板布置顶板卸压钻孔9，然后进行预裂爆破。此时接替工作面6呈四巷道布置的形式，分别为皮带运输巷8、工作面中间巷20、辅助运输巷10和回风巷11。长距离掘进时供风较为困难，四巷道布置的形式不仅大大有利于通风，而且还能够提升整体的掘进效率。

如图8所示，步骤S6，接替工作面6采用跨巷回采的方式进行回采，在接替工作面6回采期间，同步布置下一个接替工作面6的两个掘进工作面。

进一步地，步骤S6中，接替工作面6的工作面总长度为L4，L4等于接替工作面6的宽度加上第一预留煤柱21大部分的宽度，第一预留煤柱21大部分的宽度指的是第一预留煤柱21的宽度L1减去第二预留煤柱22的宽度L3的部分第二预留煤柱22。由此可见，本发明的每个回采工作面的损失煤柱要远远小于现行的掘巷工艺的损失。

步骤S7，后续的接续工作面均重复步骤S1～步骤S6，在上一工作面的第一预留煤柱内21，与采空区13留设第二预留煤柱22，沿空掘进接续工作面的皮带运输巷8。后续的接续工作面按照本发明的步骤S1～步骤S6的掘进方式行掘进，在上一个工作面内布置第一预留煤柱21，在第一预留煤柱21与采空区13内留设第二预留煤柱22，然后在第一预留煤柱内21进行沿空掘巷。

需要注意的是，本发明中的大采高工作面3指的是整层开采时采高超过3.5m的工作面。

综上所述，本发明在不改变高瓦斯大采高工作面3巷道布置方式的前提下，综合深孔爆破卸压、通风横川4充填、跨巷回采等技术手段，实现小煤柱沿空掘巷，以减少工作面煤柱损失，实现工作面安全高效回采。同时也能够避免采空区13涌出的瓦斯危及工作面作业人员的安全。本发明避免了现行掘巷工艺的工作面采取跳采的顺序开采的方式，避免出现孤岛工作面，同时也能够减少冲击地压事故发生的几率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述掘巷工艺包括如下步骤：

步骤S1，在大采高工作面的两侧布置三个掘进工作面，分别为位于大采高工作面同侧的辅助运输巷和回风巷，以及位于大采高工作面另一侧的皮带运输巷，并在辅助运输巷和回风巷之间留设第一预留煤柱，辅助运输巷和回风巷之间间隔设置多个端部设有临时闭墙的通风横川；所述步骤S1的具体做法为：在大采高工作面的一侧布置第一掘进工作面，在大采高工作面的另一侧布置第二掘进工作面和第三掘进工作面，第一掘进工作面、第二掘进工作面和第三掘进工作面分别作为大采高工作面的皮带运输巷、辅助运输巷和回风巷，辅助运输巷与回风巷之间布置第一预留煤柱，辅助运输巷与回风巷之间间隔设置多个通风横川，通风横川相对大采高工作面的走向倾斜设置，且通风横川的两端处均安设临时闭墙；

步骤S2，工作面切眼贯通后，在辅助运输巷顶板布置顶板卸压钻孔，然后对辅助运输巷顶板进行预裂爆破；所述步骤S2的具体做法为：步骤S1中的工作面回采巷道和切眼掘进完成后，皮带运输巷和辅助运输巷进风，回风巷回风，在辅助运输巷顶板布置顶板卸压钻孔，顶板卸压钻孔向采空区方向倾斜设置，对辅助运输巷顶板进行预裂爆破；

步骤S3，工作面回采期间，拆除大采高工作面前方通风横川的临时闭墙，并对大采高工作面后方靠近采空区一侧的通风横川的端部进行充填，同时在接替工作面上布置接替工作面的辅助运输巷和回风巷的掘进工作面；

步骤S4，工作面回采结束后，在第一预留煤柱内沿空掘巷，掘进接替工作面的皮带运输巷，接替工作面的皮带运输巷与采空区之间留设第二预留煤柱，第二预留煤柱的尺寸小于第一预留煤柱的尺寸；

步骤S5，在接替工作面的辅助运输巷的顶板上再次布置顶板卸压钻孔，进行预裂爆破；

步骤S6，接替工作面采用跨巷回采的方式进行回采，在接替工作面回采期间，同步布置下一个接替工作面的两个掘进工作面；

步骤S7，后续的接续工作面均重复步骤S1～步骤S6，在上一工作面的第一预留煤柱内，于采空区一侧留设第二预留煤柱，沿空掘进接续工作面的皮带运输巷。

2.如权利要求1所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，

所述步骤S3的具体做法为：大采高工作面回采期间，拆除靠近大采高工作面前方的通风横川上的临时闭墙，并对大采高工作面后面靠近采空区的通风横川的端部全部进行充填，形成充填闭墙，同时在接替工作面的另一侧布置第四掘进工作面和第五掘进工作面，第四掘进工作面和第五掘进工作面分别作为接替工作面的辅助运输巷和回风巷；

所述步骤S4的具体做法为：大采高工作面回采完毕后，沿着采空区边缘，在第一预留煤柱内沿空掘巷，掘进第六掘进工作面与第七掘进工作面，掘进时从两端相向掘进直至中间贯通，第六掘进工作面与第七掘进工作面作为接替工作面的皮带运输巷，接替工作面的皮带运输巷与采空区之间留设第二预留煤柱；

所述步骤S5的具体做法为：接替工作面的巷道布置完毕后，皮带运输巷、上一工作面的回风巷、辅助运输巷进风，回风巷回风，并在辅助运输巷的顶板布置顶板卸压钻孔，然后进行预裂爆破。

3.如权利要求2所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S1中，相邻两个所述通风横川之间间隔的距离为L2，L2＝50～100m。

4.如权利要求3所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一预留煤柱的宽度为L1，L1＝40～70m。

5.如权利要求2所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S2中，顶板卸压钻孔倾斜角度为10°～20°。

6.如权利要求2所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S3中，充填闭墙的范围为6～8m。

7.如权利要求6所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S3中，第四掘进工作面和第五掘进工作面与第二掘进工作面和第三掘进工作面的布置方式相同。

8.如权利要求2所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S4中第二预留煤柱的宽度为L3，L3＝6～8m。

9.如权利要求8所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S4中，掘进第六掘进工作面和第七掘进工作面所产生的煤炭直接堆放于通风横川内，形成堆煤充填。

10.如权利要求2所述高瓦斯大采高工作面沿空掘巷工艺，其特征在于，所述步骤S6中，接替工作面的工作面总长度为L4，L4等于接替工作面的宽度加上第一预留煤柱的部分宽度。

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