CN111720119B - 煤矿无煤柱沿空留墙开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及煤矿开采技术领域，公开了一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，包括：在第一回采工作面上与第二回采工作面相邻的一侧掘进第一巷道，在第一巷道靠近第二回采工作面的一侧安装预制混凝土墙体；在深部岩层里钻设多个位于不同高度的泄压抽放孔，多个泄压抽放孔分别形成横向裂隙通路和/或纵向裂隙通路；通过多个泄压抽放孔抽采瓦斯，对第一回采工作面上的煤矿进行开采。本发明实施例的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，避免了二次整巷难度大，进度慢，危险性高等问题，同时通过在深部岩层布置高低位卸压抽放孔，通过人工预制裂纹，回采工作面的顶板垮落从原有的无序状态优化为沿着预制裂纹方向断裂，减小了回采的动压破坏影响。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法。
背景技术
沿空留巷技术属于无煤柱开采技术，能够有效解决煤矿采煤工作面通风难题，常用沿空留巷方法是在采煤工作面回采期间进行预制混凝土墙体，回采和预制混凝土墙体同步进行。
采用常用沿空留巷方案后混凝土墙体变形严重，同时预制混凝土工艺复杂，工序多、速度慢，影响采煤工作面正常回采；在上一个工作面完成回采后，进行下一个工作面回采作业时，巷道二次复用，需要二次返修，工程量大，影响巷道的二次复用。
发明内容
本发明实施例提供一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，用以解决或部分解决现有沿空留巷方案容易影响采煤工作面正常回采的问题。
本发明实施例提供一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，包括：
在第一回采工作面上与第二回采工作面相邻的一侧掘进第一巷道，在所述第一巷道靠近所述第二回采工作面的一侧安装预制混凝土墙体；
在深部岩层里钻设多个位于不同高度的泄压抽放孔，多个所述泄压抽放孔分别形成横向裂隙通路和/或纵向裂隙通路；
通过多个所述泄压抽放孔抽采瓦斯，对所述第一回采工作面上的煤矿进行开采。
在上述技术方案的基础上，在与所述第一巷道相对应的浅部岩层内安装第一锚杆，在所述第一回采工作面里安装第一锚索支护体。
在上述技术方案的基础上，所述煤矿无煤柱沿空留墙开采方法还包括：
待所述第一回采工作面形成稳定采空区域后，在所述预制混凝土墙体靠近所述第二回采工作面的一侧掘进第二巷道；
通过多个所述泄压抽放孔抽采瓦斯，对所述第二回采工作面上的煤矿进行开采。
在上述技术方案的基础上，在与所述第二巷道相对应的浅部岩层内安装第二锚杆，在所述第二回采工作面里安装第二锚索支护体。
在上述技术方案的基础上，三个所述泄压抽放孔呈等腰三角形布置。
在上述技术方案的基础上，由上至下的三个所述泄压抽放孔分别形成相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路、横向裂隙通路以及相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路。
在上述技术方案的基础上，所述预制混凝土墙体包括相连接的底座和基体，所述底座的投影面积大于所述基体的投影面积，在所述基体的侧壁上包覆有金属网，在所述基体上贯穿安装有对拉锚杆组件。
在上述技术方案的基础上，在所述基体与所述第一巷道的顶板之间安装有柔性抗压件。
在上述技术方案的基础上，在所述预制混凝土墙体与所述第二回采工作面之间安装有竖置的单体液压支柱。
在上述技术方案的基础上，所述预制混凝土墙体与所述第二回采工作面之间的横向距离为0.8～1.0m。
本发明实施例提供的一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，在第一回采工作面回采前期提前预制混凝土墙体，通过卸压抽放孔在深部岩层中形成和横向裂隙和纵向裂隙，控制第一回采工作面回采时顶板裂隙移动方向和范围，在回采期间对卸压抽放孔进行封闭和抽采，降低第一回采工作面的顶板上下隅角瓦斯浓度，控制第一回采工作面沿预制混凝土墙体边缘进行移动和充分的垮落，降低对第二回采工作面回采的影响和破坏程度，待第二回采工作面生产时，沿着预制混凝土墙体的边缘布置第二回采工作面的巷道，避免了传统方式下巷道维护和支护的难题。本发明实施例的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，将预制混凝土墙体从原有采煤侧帮调整为煤柱帮，将回采工艺从原有边回采边筑墙改为提前预制混凝土墙体，提高了工作面回采速度，提升了工作效率，同时避免了二次整巷难度大，进度慢，危险性高等问题，同时通过在深部岩层布置高低位卸压抽放孔，通过人工预制裂纹，回采工作面的顶板垮落从原有的无序状态优化为沿着预制裂纹方向断裂，减小了回采的动压破坏影响，有利于实现安全高效生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法的流程图；
图2为本发明实施例的第一回采工作面开采前的示意图；
图3为本发明实施例的预制混凝土墙体的结构图；
图4为本发明实施例的第一回采工作面开采后的示意图。
附图标记：
1、第一回采工作面；2、第二回采工作面；3、预制混凝土墙体；31、基体；32、底座；33、对拉锚杆组件；34、金属网；35、柔性抗压件；4、第一巷道；5、单体液压支柱；6、浅部岩层；7、深部岩层；8、第一泄压抽放孔；9、第二泄压抽放孔；10、第三泄压抽放孔；11、第一锚索支护体；12、采空区域；13、垮落裂隙；14、废弃巷道；15、第二巷道；16、第二锚索支护体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2以及图4所示，本发明实施例的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，包括：
S10，在第一回采工作面1上与第二回采工作面2相邻的一侧掘进第一巷道4，在第一巷道4靠近第二回采工作面2的一侧安装预制混凝土墙体3；
S20，在深部岩层7里钻设多个位于不同高度的泄压抽放孔，多个泄压抽放孔分别形成横向裂隙通路和/或纵向裂隙通路；
在第一巷道4掘进完成后，第一回采工作面1回采前，在深部岩层7的相应位置，施工多个位于不同高度的泄压抽放孔，泄压抽放孔施工完成后，再泄压抽放孔内间隔一定距离采用封孔器工具串进行封孔和注水，在深部岩层7中形成一定规模的横向裂隙和纵向裂隙，通过加注金刚砂等方式，对形成的裂隙进行支撑，防止裂隙闭合，形成有效的通路；
S30，通过多个泄压抽放孔抽采瓦斯，对第一回采工作面1上的煤矿进行开采。
在第一回采工作面1回采时，对多个泄压抽放孔的孔口位置进行封闭，通过高压抽采泵对泄压抽放孔实施负压抽采瓦斯，降低第一回采工作面1回采期间的瓦斯浓度；
待第一回采工作面1全部回采结束，等待采空区域12上的顶板沿着垮落裂隙13方向充分移动和垮落，形成稳定的采空区域12，等待一段时间之后，进行第二回采工作面2的煤矿开采。
需要说明的是，沿着第一回采工作面1的高度方向，依次为深部岩层7、浅部岩层6以及第一回采工作面1，第一回采工作面1和第二回采工作面2位于同一高度。
可以理解的是，在第一巷道4的掘进期间，掘进完成需要的巷道断面大小，在与第一巷道4相对应的浅部岩层6内安装第一锚杆，在第一回采工作面1里安装第一锚索支护体11，并对第一锚杆和第一锚索支护体11施加一定的主动预紧力；同时，在第一回采工作面1的第一巷道4的煤柱帮侧进行安装预制混凝土墙体3。
在本发明实施例中，在第一回采工作面1回采前期提前预制混凝土墙体3，通过卸压抽放孔在深部岩层7中形成和横向裂隙和纵向裂隙，控制第一回采工作面1回采时顶板裂隙移动方向和范围，在回采期间对卸压抽放孔进行封闭和抽采，降低第一回采工作面1的顶板上下隅角瓦斯浓度，控制第一回采工作面1沿预制混凝土墙体3边缘进行移动和充分的垮落，降低对第二回采工作面2回采的影响和破坏程度，待第二回采工作面2生产时，沿着预制混凝土墙体3的边缘布置第二回采工作面2的巷道，避免了传统方式下巷道维护和支护的难题。本发明实施例的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，将预制混凝土墙体从原有采煤侧帮调整为煤柱帮，将回采工艺从原有边回采边筑墙改为提前预制混凝土墙体，提高了工作面回采速度，提升了工作效率，同时避免了二次整巷难度大，进度慢，危险性高等问题，同时通过在深部岩层布置高低位卸压抽放孔，通过人工预制裂纹，回采工作面的顶板垮落从原有的无序状态优化为沿着预制裂纹方向断裂，减小了回采的动压破坏影响，有利于实现安全高效生产。
在上述实施例的基础上，如图4所示，煤矿无煤柱沿空留墙开采方法还包括：
待第一回采工作面1形成稳定采空区域12后，在预制混凝土墙体3靠近第二回采工作面2的一侧掘进第二巷道15；
待第一回采工作面1全部回采结束，等待采空区域12上的顶板沿着垮落裂隙13方向充分移动和垮落，形成稳定的采空区域12，等待1至2年之后，再进行第二回采工作面2的煤矿开采；
沿着预制混凝土墙体3的边缘快速掘进第二巷道15，由于紧靠采空区域12，避免了此过程中瓦斯突出的危险；
可以理解的是，在第二巷道15的掘进期间，掘进完成需要的巷道断面大小，在与第二巷道15相对应的浅部岩层6内安装第二锚杆，在第二回采工作面2里安装第二锚索支护体16，并对第二锚杆和第二锚索支护体16施加一定的主动预紧力。其中，在第二巷道15掘进期间进行高预应力强力锚杆锚索支护技术，有效的保护巷道顶板围岩完整性，从而实现无煤柱高效安全开采；
通过多个泄压抽放孔抽采瓦斯，对第二回采工作面2上的煤矿进行开采。
需要说明的是，在第二回采工作面2回采时，对多个泄压抽放孔的孔口位置进行封闭，通过高压抽采泵对泄压抽放孔实施负压抽采瓦斯，降低第二回采工作面2回采期间的瓦斯浓度。
在上述实施例的基础上，三个泄压抽放孔呈等腰三角形布置。
需要说明的是，沿深部岩层7的厚度方向三个泄压抽放孔依次分别为第一泄压抽放孔8、第二泄压抽放孔9以及第三泄压抽放孔10，第一泄压抽放孔8、第二泄压抽放孔9以及第三泄压抽放孔10可以为圆形孔，第一泄压抽放孔8、第二泄压抽放孔9以及第三泄压抽放孔10的直径为100～200mm。其中，第一泄压抽放孔8、第二泄压抽放孔9以及第三泄压抽放孔10分别位于等腰三角形的三个顶点，有助于回采工作面的顶板垮落从原有的无序状态优化为沿着预制裂纹方向断裂，减小了回采的动压破坏影响，有利于实现安全高效生产。
在上述实施例的基础上，由上至下的三个泄压抽放孔分别形成相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路、横向裂隙通路以及相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路。
需要说明的是，第一泄压抽放孔8形成相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路、第二泄压抽放孔9形成横向裂隙通路以及第三泄压抽放孔10形成相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路。其中，通过第一泄压抽放孔8和第三泄压抽放孔10的纵向裂隙通路形成垮落裂隙13。
可以理解的是，第一泄压抽放孔8、第二泄压抽放孔9以及第三泄压抽放孔10分别位于等腰三角形的三个顶点，可以通过只设置三个泄压抽放孔让第一回采工作面1和第二回采工作面2的顶板垮落从原有的无序状态优化为沿着预制裂纹方向断裂，减小了回采的动压破坏影响，有利于实现安全高效生产。
在上述实施例的基础上，如图3所示，预制混凝土墙体3包括相连接的底座32和基体31，底座32的投影面积大于基体31的投影面积，在基体31的侧壁上包覆有金属网34，在基体31上贯穿安装有对拉锚杆组件33。
需要说明的是，底座32的尺寸大于基体31的尺寸，例如，底座32和基体31均呈矩形结构，此时底座32的顶面面积大于基体31的底面面积。在基体31的四个侧壁上均包覆有金属网34，底座32和基体31一体成型，通过对拉锚杆组件33将金属网34固定在基体31的侧壁上，并且对对拉锚杆组件33的锚杆施加一定的预紧力，以保证基体31的稳定性。
需要说明的是，对拉锚杆组件33包括锚杆、锚杆托板、调心球垫以及螺母，沿着锚杆的长度方向依次设置有锚杆托板、调心球垫以及螺母。
在上述实施例的基础上，在基体31与第一巷道4的顶板之间安装有柔性抗压件35。
需要说明的是，基体31的底面与底座32的顶面相连接，在基体31的顶面安装有柔性抗压件35，即柔性抗压件35位于基体31的顶面与第一巷道4的顶板之间，以防止后期采空区域12漏风。柔性抗压件35可以为橡胶垫。其中，第一巷道4在第一回采工作面1的采矿工作结束后作为废弃巷道14，废弃巷道14与预制混凝土墙体3相接触。
在上述实施例的基础上，在预制混凝土墙体3与第二回采工作面2之间安装有竖置的单体液压支柱5。
需要说明的是，为了能够安装单体液压支柱5，预制混凝土墙体3与第二回采工作面2之间的横向距离为0.8～1.0m。
可以理解的是，在安装预制混凝土墙体3的时候就需要安装单体液压支柱5，而在掘进第二巷道15的时候就需要拆卸掉单体液压支柱5。其中，通过乳化液泵站注入一定压力的乳化液为单体液压支柱5提供工作介质。
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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，包括：
在第一回采工作面上与第二回采工作面相邻的一侧掘进第一巷道，在所述第一巷道靠近所述第二回采工作面的一侧安装预制混凝土墙体；
在深部岩层里钻设多个位于不同高度的泄压抽放孔，多个所述泄压抽放孔分别形成横向裂隙通路和/或纵向裂隙通路；
通过多个所述泄压抽放孔抽采瓦斯，对所述第一回采工作面上的煤矿进行开采；
其中，三个所述泄压抽放孔呈等腰三角形布置；由上至下的三个所述泄压抽放孔分别形成相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路、横向裂隙通路以及相交的横向裂隙通路和纵向裂隙通路。
2.根据权利要求1所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，在与所述第一巷道相对应的浅部岩层内安装第一锚杆，在所述第一回采工作面里安装第一锚索支护体。
3.根据权利要求1所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，所述煤矿无煤柱沿空留墙开采方法还包括：
待所述第一回采工作面形成稳定采空区域后，在所述预制混凝土墙体靠近所述第二回采工作面的一侧掘进第二巷道；
通过多个所述泄压抽放孔抽采瓦斯，对所述第二回采工作面上的煤矿进行开采。
4.根据权利要求3所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，在与所述第二巷道相对应的浅部岩层内安装第二锚杆，在所述第二回采工作面里安装第二锚索支护体。
5.根据权利要求1至4任一项所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，所述预制混凝土墙体包括相连接的底座和基体，所述底座的投影面积大于所述基体的投影面积，在所述基体的侧壁上包覆有金属网，在所述基体上贯穿安装有对拉锚杆组件。
6.根据权利要求5所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，在所述基体与所述第一巷道的顶板之间安装有柔性抗压件。
7.根据权利要求1至4任一项所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，在所述预制混凝土墙体与所述第二回采工作面之间安装有竖置的单体液压支柱。
8.根据权利要求7所述的煤矿无煤柱沿空留墙开采方法，其特征在于，所述预制混凝土墙体与所述第二回采工作面之间的横向距离为0.8～1.0m。
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