CN111173512A

CN111173512A - 一种留半巷沿空留巷方法

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Publication number: CN111173512A
Application number: CN202010054304.1A
Authority: CN
Inventors: 韩文梅; 李建军; 张建军; 武晋文; 关学锋; 杨文博
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2040-01-17
Also published as: CN111173512B

Abstract

本发明公开了一种留半巷沿空留巷方法，属于无煤柱绿色开采技术领域，采用留半巷工艺在高应力或超高应力采煤工作面回风顺槽进行沿空留巷，留巷宽度为原回风顺槽宽度的1/2，留巷期间为采煤工作面采场压力显现最为严重的时间段，有效控制煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等矿压显现现象，有效降低巷道的翻修率，形成偏Y型一进两回通风方式，可有效解决采煤工作面的上隅角瓦斯超限问题；在作为接替采煤工作面进风顺槽期间，在煤柱侧进行扩帮，恢复顺槽的宽度。

Description

一种留半巷沿空留巷方法

技术领域

本发明涉及一种留半巷沿空留巷方法，属于无煤柱绿色开采技术领域。

背景技术

目前国内煤矿无煤柱绿色开采的方法主要为切顶卸压自成巷沿空留巷、柔性模板混凝土沿空留巷、膏体充填沿空留巷和高水速凝充填沿空留巷等方法。其中，切顶卸压自成巷沿空留巷方法，即110工法，是在采煤工作面进风顺槽距切缝线0.3m处，采用恒阻锚索进行补强支护，沿切顶线施工一排爆破孔，聚能切缝爆破，切断进风顺槽顶板与采空区顶板之间的连接，使进风顺槽采空区侧顶板沿切缝垮落后成为稳定巷帮，留下的巷道作为接替工作面的回风顺槽，该沿空留巷方法采空区不密闭，适用于0～10MPa低应力，煤层厚度小于2m，顶板较为坚硬，即薄和中厚煤层、低应力、低瓦斯、煤层不易自燃矿井的采煤工作面；柔性模板混凝土沿空留巷方法，对采煤工作面回风顺槽进行加强支护，调整机尾支架，在机尾支架沿工作面煤壁内预留待浇筑空间，并对待浇筑空间进行临时补强支护，挂柔模，采用混凝土浇筑墙体，该沿空留巷方法采空区密闭，适用于0～10MPa低应力或10～18MPa中等应力，煤层厚度小于4m，一次采全高，顶板较为坚硬，即中厚或厚煤层、中低应力矿井的采煤工作面；膏体充填和高水速凝充填沿空留巷方法的支护强度较低，其强度不适应沿空留巷的高压突变性，同柔性模板混凝土沿空留巷方法一样，适用于0～10MPa低应力或10～18MPa中等应力，煤层厚度小于4m，一次采全高，顶板较为坚硬，即中厚或厚煤层、中低应力矿井的采煤工作面。

地应力为18～30MPa范围内时为高应力区，大于30MPa时为超高应力区。对于矿井处于高应力区或超高应力区的采煤工作面，回采过程中煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等采场压力显现较为严重，巷道翻修率较高，留设的煤柱往往大于40m。上述的切顶卸压自成巷沿空留巷、柔性模板混凝土沿空留巷、膏体充填沿空留巷和高水速凝充填沿空留巷等方法均为留全巷，即留下的巷道与采煤工作面顺槽宽度一致，待浇筑空间布置在采空区内。由于留巷期间为采煤工作面采场压力显现最为严重的时间段，对于高应力或超高应力采煤工作面，上述4种方法不能有效解决采场矿压和巷道翻修率等问题。设计一种沿空留巷方法显得十分必要，该方法需满足如下要求：1、符合绿色开采无煤柱要求，采煤工作面不留设煤柱；2、在留巷期间，有效控制高应力或超高应力采煤工作面顺槽在回采过程中的矿压显现现象，煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等发生在可控范围内，有效降低巷道的翻修率。

发明内容

本发明旨在提供一种留半巷沿空留巷方法，具体是一种在矿井高应力(18～30MPa)或超高应力(大于30MPa)采煤工作面的回风顺槽，采用留半巷工艺进行沿空留巷，留巷宽度为原回风顺槽宽度的1/2，在留下的巷道作为回风巷道期间，形成偏Y型一进两回通风系统，可有效解决煤与瓦斯突出矿井、高应力或超高应力采煤工作面的上隅角瓦斯超限问题；在作为接替采煤工作面进风顺槽期间，在煤柱侧进行扩帮，恢复顺槽的宽度，可有效控制厚或特厚煤层、放顶煤综放开采、高应力区或超高应力区采煤工作面的煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等矿压显现和减少顺槽翻修率等问题。

本发明基于现有的沿空留巷方法，提出了一种留半巷沿空留巷方法。其特征步骤为：在高应力或超高应力采煤工作面的回风顺槽内进行沿空留巷，留巷宽度为回风顺槽宽度的1/2，待浇筑空间布置在高应力或超高应力采煤工作面的回风顺槽内，待浇筑空间高度为回风顺槽高度，待浇筑空间宽度不大于1.5m，待浇筑空间长度为高应力或超高应力采煤工作面一天的推进步距；浇筑后留巷作为高应力或超高应力采煤工作面的回风巷道使用期间，形成偏Y型一进两回通风方式；作为接替高应力或超高应力采煤工作面进风顺槽使用期间，在进风顺槽的煤柱侧进行扩帮，恢复回风顺槽的宽度。

上述的留半巷沿空留巷方法，具体包括以下内容：

首先，在采煤工作面回风顺槽内进行沿空留巷，留巷宽度为回风顺槽宽度的1/2，待浇筑空间布置在回风顺槽内，待浇筑高度为顺槽高度，考虑泵送混凝土的能力和混凝土的凝固时间，待浇筑宽度不大于1.5m，待浇筑长度，即充填步距为采煤工作面一天的推进步距；

第二，对采煤工作面回风顺槽进行补强支护，采用调整支架位置、架前铺网、打设待浇筑空间护顶锚索、架侧支设木点柱或采用挡矸支架方法围护待浇筑空间，浇筑后采煤工作面回风顺槽留巷段的宽度为回风顺槽宽度的1/2；

第三，留下的巷道作为本采煤工作面的回风巷道使用时，可有效控制高应力或超高应力采煤工作面回风巷道在回采期间的动态矿压显现现象，煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等发生在可控范围内，有效降低巷道的翻修率；另一方面，该回风巷道在回采期间，形成偏Y型一进两回通风方式，可有效控制高应力或超高应力采煤工作面的上隅角瓦斯超限问题；留下的巷道作为接替采煤工作面的进风顺槽使用时，在煤柱侧进行扩帮，恢复顺槽的宽度，由于在扩帮期间进风顺槽不受本工作面回采动压的影响，对于高应力或超高应力采煤工作面，有利于控制煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等矿压显现现象，减少采煤工作面顺槽的翻修率。

本发明提供的一种留半巷沿空留巷方法与现有的切顶卸压自成巷沿空留巷、柔性模板混凝土沿空留巷、膏体充填沿空留巷和高水速凝充填沿空留巷等方法相比较，具有提高了资源回收率、降低巷道万吨掘进率、改善通风方式和彻底解决上隅角瓦斯超限等优点，但本发明还具有以下突出的实质性特点和显著的效果：

（1）本发明一种留半巷沿空留巷方法，符合绿色开采无煤柱要求，采用留半巷方式，留下的巷道为采煤工作面回风顺槽宽度的1/2，承受矿山压力的能力较强，浇筑材料可以使用混凝土，也可使用煤矸石和粉煤灰分别作为浇筑材料的粗骨料和细骨料；

（2）本发明是一种留半巷的沿空留巷方法，浇筑空间布置在采煤工作面回风顺槽内，留下的巷道宽度为回风顺槽宽度的1/2，在工作面回采受动压影响期间，可以有效控制煤壁偏帮、底鼓、顶板离层等矿压现象，降低巷道的翻修率，彻底解决上隅角瓦斯超限；

（3）本发明留半巷沿空留巷方法可广泛应用于高应力或超高应力采煤工作面沿空留巷，及中厚煤层、厚及特厚煤层、煤与瓦斯突出矿井的沿空留巷等方面。

附图说明

图1为本发明一种留半巷沿空留巷方法的示意图。

图中：1-高应力或超高应力采煤工作面；2-接替高应力或超高应力采煤工作面；3-回风顺槽；4-进风顺槽；5-留巷；6-待浇筑空间；7-点柱；8-单体柱；9-支架；10-超前支护。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施案例。

实施方式1：

某矿15#煤层15108采煤工作面最大水平主应力为26.68MPa，最小水平主应力为14.36MPa，垂直应力为18.79MPa，为中-高应力区域，回风顺槽盖山厚度为770～864m，沿15#煤层顶、底板掘进，矩形断面，宽4.2m，高4.0m，掘进断面积16.8m2。围岩分类结果为Ⅳ级，不稳定围岩。在该巷道内实施本发明一种留半巷沿空留巷方法，其步骤为：

在高应力采煤工作面15108(1)的回风顺槽3内进行沿空留巷，留巷宽度为回风顺槽3宽度的1/2，为2.1m，待浇筑空间6布置在高应力采煤工作面15108(1)的回风顺槽3内，待浇筑空间6高度为回风顺槽3高度，为4.0m，待浇筑空间6宽度为1.5m，待浇筑空间6长度为高应力采煤工作面15108一天的推进步距；浇筑后留巷5作为高应力采煤工作面15108的回风巷道使用期间，形成偏Y型一进两回通风方式；作为接替高应力采煤工作面15110(2)进风顺槽4使用期间，在进风顺槽4的煤柱侧进行扩帮，恢复回风顺槽3的宽度。

沿空留巷长度200m，浇筑材料为混凝土，强度等级为C40。留巷后顶板最大顶板下沉量为293mm，最大底鼓量为170mm，顶板有下沉现象；顶板下沉量在滞后工作面80m时增大较为明显，之后趋于稳定；底鼓量在滞后工作面100m时，迅速增大，目前仍有增大趋势，需持续观测；墙移量和帮鼓量较小，变化不明显；煤壁偏帮、底臌、顶板离层等发生在可控范围内，有效降低了巷道的翻修率。

实施方式2：

某矿3#煤层二采区3201采煤工作面埋深约为300m，煤层厚度7m，综采放顶煤开采，高瓦斯矿井，回风顺槽宽4.2m，高3.5m。在该巷道内实施本发明一种留半巷沿空留巷方法，在高应力采煤工作面3201的回风顺槽内进行沿空留巷，留巷宽度为2.1m，待浇筑空间布置在高应力采煤工作面3201的回风顺槽内，待浇筑空间高度为3.5m，待浇筑空间宽度为1.0m，待浇筑空间长度为4.0m；浇筑后留巷作为高应力采煤工作面3201的回风巷道使用，形成偏Y型一进两回通风方式；在作为接替高应力采煤工作面3203进风顺槽使用时，在进风顺槽的煤柱侧进行扩帮，恢复回风顺槽的宽度。顶底板最大移近量为570mm，两帮最大移近量为70mm，3201工作面回风顺槽顶底板移近量明显减小，且巷道变形以底鼓为主，顶板下沉量较小，沿空留巷对回风顺槽的护巷作用明显。其它同实施方式1。

Claims

1.一种留半巷沿空留巷方法，其特征在于步骤为：在高应力或超高应力采煤工作面的回风顺槽内进行沿空留巷，留巷宽度为回风顺槽宽度的1/2，待浇筑空间布置在高应力或超高应力采煤工作面的回风顺槽内，待浇筑空间高度为回风顺槽高度，待浇筑空间宽度不大于1.5m，待浇筑空间长度为高应力或超高应力采煤工作面一天的推进步距；浇筑后留巷作为高应力或超高应力采煤工作面的回风巷道使用期间，形成偏Y型一进两回通风方式；作为接替高应力或超高应力采煤工作面进风顺槽使用期间，在进风顺槽的煤柱侧进行扩帮，恢复回风顺槽的宽度。

2.根据权利要求1所述的留半巷沿空留巷方法，其特征在于：所述的高应力或超高应力采煤工作面是指应力为18MPa以上。

3.根据权利要求1所述的留半巷沿空留巷方法，其特征在于：

包括以下内容：

第三，留下的巷道作为本采煤工作面的回风巷道使用时，有效控制高应力或超高应力采煤工作面回风巷道在回采期间的动态矿压显现现象，煤壁偏帮、底鼓、顶板离层发生在可控范围内；该回风巷道在回采期间，形成偏Y型一进两回通风方式，有效控制高应力或超高应力采煤工作面的上隅角瓦斯超限问题；留下的巷道作为接替采煤工作面的进风顺槽使用时，在煤柱侧进行扩帮，恢复顺槽的宽度。