CN112943243B - 一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，此方法通过在老切眼上端头内对应区域的地面位置施工充填钻孔，从地面泵送胶结充填材料的方式来充填老切眼；工作面回采至老切眼前调整为仰采，在工作面回采至老切眼时以充填后的老切眼内充填材料为底板回采老切眼上方顶煤，然后工作面调整为俯采，通过老切眼后，以正常角度继续回采。本发明方法一方面避免了传统工作面由于煤层倾角、矿压显现等影响，调斜通过大断面老切眼带来的支架大面积倾倒和咬架问题，另一方面避免了工作面通过大断面老切眼时的顶板安全隐患，同时可有效利用矸石等固废材料，实现了矿井废弃物的利用，本发明操作简单，安全高效，具有广阔的应用前景。

Description

一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法
技术领域
本专利涉及一种工作面过老切眼的方法，尤其涉及一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法。
背景技术
目前，工作面过老切眼或者老巷采取的主要措施有：工作面调斜、加强切眼支护、卧底或挑顶跨过切眼开采、进行工作面搬家的方法。但是这些措施往往操作工艺复杂，难以实现快速、安全高效地通过大断面切眼。如工作面调斜结合加强支护的方法需要增减工作面长度，在浅埋综放工作面应用过程中容易受煤层倾角、矿压显现影响，造成支架倾倒现象，导致工作面设备失稳，同时大断面切眼漏顶，围岩控制困难，存在安全性问题；现有高水或膏体充填过老切眼的方法，需要开采老切眼内的充填体，开采设备及支护设备易受充填体性能影响，如充填体强度过高，开采设备磨损，充填体强度过低，易片帮漏顶，且工艺复杂，耗时较长。此外，这种方法在综放工作面实施过程中容易造成开采的充填体与后部顶煤混合，较难分选。
发明内容
为了解决上述难题，本发明主要内容如下：
一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，在老切眼上端头内对应区域的地面位置施工充填钻孔，通过所述充填钻孔从地面向老切眼内泵送胶结充填材料以充填老切眼；在老切眼前、后的工作面回采方式分别为：
工作面回采至靠近老切眼区域为仰采段，调整为仰采；
在工作面回采至老切眼所在的水平段时，以充填后的老切眼内充填材料为底板，水平回采老切眼上方顶煤；
水平段回采结束后，工作面进入俯采段，调整为俯采；
通过所述俯采段后，工作面调整为正常角度继续水平回采。
进一步的，所述充填老切眼的布骤为：
①在老切眼内的上端头顶板开掘一个方形凹槽，在凹槽内敷设一个通气管；
②拆除老切眼内的金属支护物，并对老切眼两端进行密闭支护，通气管从上端头的密闭支护中伸出；
③在老切眼对应的地面区域施工充填钻孔；
④利用充填泵和充填管路从地面泵送胶结充填材料，分阶段充填老切眼，待通气管冒出浆液时停止注浆。
进一步的，所述仰采段为开始仰采位置至老切眼起始边缘之间的区域，所述开始仰采位置与老切眼起始边缘之间的距离S设计为S＝hcot(θ°)，其中h为老切眼高度，θ为仰采角度。
更进一步的，所述仰采段区域进行仰采的仰采角度为在15°以内。
进一步的，所述俯采段为老切眼截止边缘至回采至见底板时所在位置之间的区域，所述俯采段的俯采角度为在15°以内。
为保证综放面设备的稳定性，将仰采角度、俯采角度控制在为15°以内。
进一步的，所述仰采段、水平段和俯采段的采高相同。
进一步的，所述工作面为埋深小于150m的浅埋特厚煤层。
进一步的，所述的胶结充填材料的成分包括矸石、风积沙、粉煤灰、水泥等矿井已有的废弃物，还包括减水剂、早强剂等添加剂。
进一步的，为了保证在工作面回采通过老切眼时充填体能够保证稳定，所述胶结充填材料的单轴抗压强度大于老切眼位置垂直方向的原岩应力。
有益效果：
与现有的工作面过大断面老切眼技术相比，具有以下优势：
1)工作面无需调斜，避免了工作面调斜带来的支架大量倾倒和咬架问题；
2)由于对大断面老切眼进行了充填，避免了工作面通过大断面老切眼时的顶板安全隐患；
3)以大断面老切眼充填体为底板，避免了传统开采充填体过老切眼的难题，实现了连续安全开采。
4)同时该方法所使用的胶结充填材料的主要成分为矸石、粉煤灰、煤泥水等矿井已有的废弃物，可处理矸石、粉煤灰、煤泥水等矿山废弃物，实现了绿色开采。
如图说明
图1是一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法原理示意图；
图2是大断面老切眼充填方法示意图；
图3是机械式挡墙的结构示意图；
图4是通气管的布置示意图；
图5是通气管的固定示意图；
图中：1-仰采段，2-老切眼上方水平段，3-俯采段，4-老切眼，5-煤层，6-顶板，7-工作面，8-上巷，9-下巷，10-充填体，11-充填钻孔，12-通气管，13-机械式挡墙，14-挡板，15-支柱脚座，16-支柱，17-锚杆，18-U型卡，19-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
新疆某煤矿生产能力为120万吨/年，煤层平均厚度8.6m，埋深100m左右，煤层赋存稳定，无较大构造，直接顶与基本顶以细砂岩、粉砂岩为主，抗压强度及硬度较大，工作面开采厚度为4m，放煤高度为4.6m，工作面开采矿压显现强度较为剧烈，工作面开切眼前方120m位置，原大断面老切眼尺寸为宽10.2m，高4.0m，如何安全高效通过该大断面老切眼成为该矿井面临的技术难题。
本发明一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其具体步骤如下：
(1)在靠近大断面老切眼4位置，上巷8的端头顶板开掘一个方形凹槽19，利用锚杆17和U型卡18在凹槽内敷设一个通气管12，如图4、图5所示。
(2)拆除大断面老切眼4内的金属支护物，并对大断面老切眼4两端利用机械式挡墙13进行密闭支护，通气管12从机械式挡墙13中伸出，机械式挡墙13由宽度较窄的挡板14组成，挡板14上有支柱脚座15，支柱16连接在支柱脚座15上来支撑挡板14，如图2、图3所示。
(3)在大断面老切眼4对应的地面区域施工直径20cm左右的充填钻孔11。
(4)利用充填泵和充填管路从地面泵送胶结充填材料(矸石68％、粉煤灰20％、水泥10％，早强剂1％与减水剂1％，浓度为84％)，分三次充填老切眼4，待通气管12冒出浆液时代表已经注满，停止注浆。
(5)在老切眼充填体10充分凝固以后，工作面7以大断面老切眼4内充填体10为底板，先仰采再正常角度回采而后俯采跨过老切眼4，通过老切眼4过程中无需对工作面7调斜和调整采高。
(6)工作面7为综放面，工作面煤层开采高度为4m，在工作面7推进至老切眼4前方15.4m时开始进入仰采段1，仰采角度为15°，回采至老切眼上方水平段2后，以15°进入俯采段3，直至回采至见底板，调整工作面7为水平回采，完成浅埋特厚煤层综放面大断面老切眼4的安全通过。

Claims (9)

1.一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：在老切眼上端头内对应区域的地面位置施工充填钻孔，通过所述充填钻孔从地面向老切眼内泵送胶结充填材料以充填老切眼；在老切眼前、后的工作面回采方式分别为：
工作面回采至靠近老切眼区域为仰采段，调整为仰采；
在工作面回采至老切眼所在的水平段时，以充填后的老切眼内充填材料为底板，水平回采老切眼上方顶煤；
水平段回采结束后，工作面进入俯采段，调整为俯采；
通过所述俯采段后，工作面调整为正常角度继续水平回采。
2.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述充填老切眼的布骤为：
①在老切眼内的上端头顶板开掘一个方形凹槽，在凹槽内敷设一个通气管；
②拆除老切眼内的金属支护物，并对老切眼两端进行密闭支护，通气管从上端头的密闭支护中伸出；
③在老切眼对应的地面区域施工充填钻孔；
④利用充填泵和充填管路从地面泵送胶结充填材料，分阶段充填老切眼，待通气管冒出浆液时停止注浆。
3.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述仰采段为开始仰采位置至老切眼起始边缘之间的区域，所述开始仰采位置与老切眼起始边缘之间的距离
Figure 790356DEST_PATH_IMAGE002
设计为
Figure 645179DEST_PATH_IMAGE004
，其中h为老切眼高度，θ为仰采角度。
4.根据权利要求1或3所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述仰采段区域进行仰采的仰采角度为在15°以内。
5.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述俯采段为老切眼截止边缘至回采至见底板时所在位置之间的区域，所述俯采段的俯采角度为在15°以内。
6.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述仰采段、水平段和俯采段的采高相同。
7.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述工作面为埋深小于150m的浅埋特厚煤层。
8.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述的胶结充填材料的成分包括矸石、风积沙、粉煤灰、水泥在内的矿井已有的废弃物，还包括减水剂、早强剂在内的添加剂。
9.根据权利要求1所述的一种浅埋特厚煤层综放面过大断面老切眼的方法，其特征在于：所述胶结充填材料的单轴抗压强度大于老切眼位置垂直方向的原岩应力。
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