CN114352282A - 一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法，回撤方法包括以下步骤：步骤1，在停采前，对工作面两侧的胶带顺槽与轨道顺槽支护；在胶带顺槽与轨道顺槽沿停采线前后方向均进行支护；胶带顺槽靠近采空区，轨道顺槽远离采空区；步骤2，在工作面顶板上铺设菱形网直至停采线；打设多排锚索与锚杆；在停采线帮部打设锚杆进行支护；步骤3，当工作面回采到停采线位置时，对轨道顺槽与工作面煤壁以及联络巷中施工大直径钻孔卸压；步骤4，在工作面回撤前，采用应力监测系统与钻屑法检测共同进行监测预警；步骤5，对工作面设备进行回撤。该回撤方法不仅适合用于大埋深强冲击煤层，而且还具有较好的安全性。

Description

一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法。

背景技术

工作面机械设备的安全回撤直接关系到矿井正常接续，是影响矿井经济效益的重要因素。在我国深部综放工作面搬家技术中，普遍采用常规搬家技术：在工作面停采线附近最后几刀煤的截割时，通过采煤机与运输机整体前移实现正常截割而液压支架保持不动，以形成足够的设备调向及回撤空间，利用绞车、平板车、卸车三角架、铁板等辅助装置实现综采设备的卸车、调向与安装。由于回采安装工艺、辅助运输方式等因素的制约，难于实现安全搬家倒面，当工作面处于深部临近高危煤柱时，工作面搬家一般回撤安装一个综放工作面约需35天左右，难以保障综采工作面实现单产800万t以上工作面的快速搬家倒面。

但是，随着煤矿机械化程度的提高，大功率、大吨位机械设备逐渐在工作面中应用，相比以往一般工作面回撤时间更长，常规搬家技术已不适用于综采大工作面的回采。二十世纪末，针对大工作面快速回撤问题，某些矿区首先提出了“辅巷多通道”快速回撤技术：

在综采面靠近停采线前预先掘出两条间距为20~40m，相互平行于回采工作面的辅助巷道，在两条主辅巷之间掘出若干条联络巷和调节巷，即构成了“辅助多通道”系统。综采工作面停采线一侧的巷道作为回采工作面液压支架和其它设备回撤时的主要通道，称之为主回撤通道，同时具有调向功能；与之平行的巷道，称为辅助回撤通道。两条平行巷道每隔一定的距离通过联络巷进行连接，调节巷为保证工作面与主回撤通道贯通质量而掘进的通道。实践表明，采用“辅巷多通道”快速回撤技术可大幅提高工作面搬家倒面的速度，其回撤速度与传统的搬家工艺相比可提高3～5倍。具有如下特点：①工艺简单，操作方便；②安全通道多，避灾路线短，增加了职工的安全感；③工作面顶板易于管理，可实现回撤支架多头平行作业；④主回撤通道的存在缩短了撤架前的准备时间。“辅巷多通道”快速回撤技术在浅部矿井中应用较多，并取得了成功的经验。

经过二十多年高强度的开采，工作面开采深度越来越大，工作面支承压力集中应力及影响范围也在逐渐增大。在工作面支承压力与自重应力共同作用影响下采用“辅巷多通道”快速回撤技术的深部综采工作面主回撤通道、联络巷和辅助回撤通道逐渐出现冒顶、变形和冲击等现象，严重影响了工作面的安全快速回撤。“辅巷多通道”快速回撤技术在大埋深强冲击煤层越来越不适用，急需发明新的回撤方法。

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

本发明的目的在于提供一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法，以至少解决目前辅巷多通道回撤技术不适用与大埋深强冲击煤层等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法，所述回撤方法包括以下步骤：

步骤1，在停采前，对工作面两侧的胶带顺槽与轨道顺槽支护；在胶带顺槽与轨道顺槽沿停采线前后方向均进行支护；胶带顺槽靠近采空区，轨道顺槽远离采空区；

步骤2，当工作面推进至距停采线第一预设距离时，开始在工作面顶板上铺设菱形网直至停采线；当工作面推进至距停采线第二预设距离时，在第二预设距离点至停采线之间打设多排锚索；在工作面推进至距停采线第三预设距离时，在第三预设距离点至停采线之间打设多排锚杆；第一预设距离大于第二预设距离，第二预设距离大于第三预设距离；在停采线帮部打设锚杆进行支护；

步骤3，当工作面回采到停采线位置时，对轨道顺槽与工作面煤壁以及联络巷中施工大直径钻孔卸压；

步骤4，在工作面回撤前，采用应力监测系统与钻屑法检测共同进行监测预警；

步骤5，对工作面设备进行回撤。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，在步骤1中，在胶带顺槽中采用工字钢架棚，在原有顶板锚索梁间进行支设；在轨道顺槽中打设锚索梁。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，所述第一预设距离为18m，从第一预设距离点至11.5m范围内铺设双层菱形网，并在菱形网上方铺设防雨布，在11.5m之后铺设单层菱形网，当工作面推进至停采线15m后，在工作面延伸方向拉设钢丝绳，钢丝绳固定在顶部菱形网上，每推进1m拉设一道钢丝绳，共拉设8道钢丝绳。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，第二预设距离为7.8m，打设第一排锚索与第二排锚索排距3m，第二、三、四排锚索排距均为1.6m，锚索间距4m；

第三预设距离为6.8m，锚杆间排距为900mm×800mm。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，锚索规格为φ21.8×8.3m锚索；锚杆规格为Ф22×2500mm螺纹钢等强锚杆，共打设锚带9排；锚索与锚杆覆盖在液压支架前方的撤面通道的顶板上。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，在停采线的工作面帮部打设锚杆，最顶部的锚杆距顶部500mm，最底部的锚杆距离底板不大于500mm，采用钢带压双抗网进行封帮，在已打设钢带中间补打一根锚索，并在任意两相邻钢带间增设一条钢带，增设钢带的上下孔各施打一根锚索。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，在轨道顺槽中近帮面与远帮面的水仓及外口两侧各15m区域内，卸压孔的钻孔间距均为1m，在轨道顺槽其他区域近面帮上的卸压孔钻孔间距为2m，卸压孔垂直巷帮煤壁施工。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，垂直工作面煤壁施工卸压孔，卸压孔的深度不少于30m，在工作面距胶带顺槽80m范围之内，卸压孔的钻孔间距为1m，其他区域钻孔间距为1.75m，若钻进过程中动压显现明显，相邻卸压孔之间加密至少1个钻孔。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，应力监测系统包括多个应力监测站，多个应力监测站设置在回撤通道与轨道顺槽的侧帮上，每个应力监测站包括两个应力传感器，两个应力传感器分布布置在深、浅两个测点上。

如上所述的单通道安全回撤方法，优选地，在工作面回撤前，对工作面与轨道顺槽上选取多点进行钻屑法检测；在工作面回撤过程中，在轨道顺槽上取多点进行钻屑法检测；根据临界煤粉量和钻进过程中动力效应进行预警。

有益效果：该回撤方法，选择远离采空区的轨道顺槽进行单通道撤面，按照“加强轨道顺槽顶板支护→加固撤面通道煤壁→轨道顺槽卸压钻孔施工→1#联络巷卸压钻孔施工→撤面通道煤壁钻孔施工→撤除轨道顺槽中部分超前支架组→撤除胶带顺槽内皮带机头、转载机、破碎机→撤除胶带顺槽皮带→撤后部溜子→撤前部溜子及采煤机→撤除工作面液压支架→撤除轨道顺槽中超前支架组及单元型支架→撤除沿线齿轨”的顺序，撤除相关设备。该回撤方法不仅适合用于大埋深强冲击煤层，而且还具有较好的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中卸压孔布局示意图；

图2为本发明实施例中应力监测系统与钻屑法检测布局示意图；

图3为本发明实施例中工作面撤面通道的支护示意图。

图中：1、轨道巷；2、辅助轨道联络巷；3、实体煤；4、轨道顺槽；5、胶带顺槽；6、联络巷；7、水仓；8、卸压孔；9、高危煤柱；10、相邻工作面采空区；11、停采线；12、本工作面采空区；13、应力监测站；14、钻屑法检测孔；15、菱形网；16、防雨布；17、钢丝绳；18、锚索；19、锚杆。

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。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

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。

根据本发明的具体实施例，如图1-3所示，本发明提供一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法。定义工作面的推进方向为前方，与推进方向相反的方向为后方。工作面停采线11的后方为本工作面采空区12，工作面的一侧为相邻工作面采空区10，相邻工作面采空区10与工作面之间为高危煤柱9，靠近采空区一侧为工作面的胶带顺槽5；工作面的另一侧为实体煤3，靠近实体煤3的一侧为工作面的轨道顺槽4。在停采线11前方的实体煤3中设置有水仓7。

回撤方法包括以下步骤：

步骤1，在停采前，对工作面两侧的胶带顺槽5与轨道顺槽4支护；在胶带顺槽5与轨道顺槽4沿停采线11前后方向均进行支护；胶带顺槽5靠近采空区，轨道顺槽4远离采空区。在胶带顺槽5中采用工字钢架棚，在原有顶板锚索18梁间进行支设；在轨道顺槽4中打设锚索18梁。

在本实施例中，停采前两巷超前支护方案：停采线11后方支护长度为15m，前方支护长度为30m，累计支护长度45m。胶带顺槽5采用3.6m工字钢架棚，锚索18眼距3.2m，在原有顶板锚索18梁间支设，排距2.0m；轨道顺槽4打设4.6m长锚索18梁，排距1.0m，锚索18眼距4.2m。

步骤2，当工作面推进至距停采线11第一预设距离时，开始在工作面顶板上铺设菱形网15直至停采线11；当工作面推进至距停采线11第二预设距离时，在第二预设距离点至停采线11之间打设多排锚索18；在工作面推进至距停采线11第三预设距离时，在第三预设距离点至停采线11之间打设多排锚杆19；第一预设距离大于第二预设距离，第二预设距离大于第三预设距离；在停采线11帮部打设锚杆19进行支护。

在本实施例中，所述第一预设距离为18m，从第一预设距离点至11.5m范围内铺设双层菱形网15，并在菱形网15上方铺设防雨布16，在11.5m之后铺设单层菱形网15，当工作面推进至停采线1115m后，在工作面延伸方向（即垂直于推进的方向）拉设钢丝绳17，钢丝绳17固定在顶部菱形网15上，每推进1m拉设一道钢丝绳17，共拉设8道钢丝绳17，其中前四根钢丝绳17直径为21.5mm，后四根钢丝绳17直径为44mm，钢丝绳17每隔１米用10＃铁丝在顶网上扭紧固定一次。

第二预设距离为7.8m，打设第一排锚索18与第二排锚索18排距3m，第二、三、四排锚索18排距均为1.6m，锚索18间距4m； 第三预设距离为6.8m，锚杆19间排距为900mm×800mm。

锚索18规格为φ21.8×8.3m锚索18；锚杆19规格为Ф22×2500mm螺纹钢等强锚杆19，共打设锚带9排；锚索18与锚杆19覆盖在液压支架前方的撤面通道的顶板上。使得撤面通道顶部得到更好的支护。

在停采线11的工作面帮部打设锚杆19，锚杆19间排距为：900×1000mm，最顶部的锚杆19距顶部500mm，最底部的锚杆19距离底板不大于500mm，采用钢带压双抗网进行封帮，在已打设钢带中间补打一根锚索18，并在任意两相邻钢带间增设一条钢带，增设钢带的上下孔各施打一根锚索18。

当工作面支架收回护帮板后前梁最外端距离停采线114.5m时，支架停止前移，将支架与前溜断开，推进至停采线11，保证工作面回撤时端面距不低于4.5m。工作面顶板压力大以及破碎处需在支架前方敷设不低于5.0m的走向工字钢棚，每个支架顶梁上托两根工字钢棚，间距0.75m，一端托在支架顶梁上，另一端使用单体作为棚腿，紧贴煤壁侧升牢。必须确保铺设的菱形网15、第一根钢丝绳17落地，网甩入老塘长度大于1m。

当工作面推进至停采线11时，液压支柱的前方顶板上有锚索18、锚杆19与单纯菱形网15进行支护，液压支柱后方的顶板上有双层菱形网15、防雨布16与钢丝绳17进行支护，通过钢丝绳17能够更好的将双层菱形网15连接成一个整体，披盖在液压支柱上，从而增大了液压支柱顶撑时的受力面积，使得液压支护能够更好的起到支撑作用，使得撤面通道的更加安全。

步骤3，当工作面回采到停采线11位置时，对轨道顺槽4与工作面煤壁以及联络巷6中施工大直径钻孔卸压；在轨道顺槽4中近帮面与远帮面的水仓7及外口两侧各15m区域内，卸压孔8的钻孔间距均为1m，在轨道顺槽4其他区域近面帮上的卸压孔8钻孔间距为2m，卸压孔8垂直巷帮煤壁施工。垂直工作面煤壁施工卸压孔8，卸压孔8的深度不少于30m，在工作面距胶带顺槽580m范围之内，卸压孔8的钻孔间距为1m，其他区域钻孔间距为1.75m，若钻进过程中动压显现明显，相邻卸压孔8之间加密至少1个钻孔。

在本实施例中，当工作面回采到停采线11位置时,对轨道顺槽4、工作面煤壁及1#联络巷6实施大直径钻孔卸压，布置参数如下：

（1）轨道顺槽4卸压钻孔布置方案

考虑到联络巷6以北冲击危险等级较弱，且巷道掘进过程中已对巷道两帮施工卸压钻孔，作为工作面撤面期间的防冲卸压钻孔仅在联络巷6靠近停采线11一侧的区域施工。具体施工区域如下：

①轨道顺槽4近面帮中靠近水仓7外口前后各15m的区域：钻孔间距1m，钻孔直径150mm，垂直巷帮煤壁施工，孔深以施工至断层面为准，深度为30-80m。

②轨道顺槽4其他区域近面帮：钻孔间距2m，钻孔直径150mm，垂直巷帮煤壁施工，深度为30m。

③轨道顺槽4远面帮（水仓7及外口两侧各15m区域），钻孔间距1m，钻孔直径150mm，垂直巷帮煤壁施工，深度为25m。

（2）工作面煤壁卸压钻孔布置方案

考虑到工作面撤架过程中可能产生扰动，从而作用于工作面煤壁，诱发冲击地压。需要提前对工作面煤壁施工防冲卸压钻孔，钻孔直径150mm，垂直煤壁施工，设计深度40m（根据现场钻机能力施工，施工深度不能少于30m），距胶带顺槽580m范围内，钻孔间距1m（遇到煤壁钢带时，适当错开一定距离），其它区域钻孔间距1.75m（卸压钻孔布置在煤壁支护钢带中间位置），如钻进过程中动压显现明显，相邻钻孔之间加密1个钻孔。

（3）联络巷6卸压钻孔布置方案

对联络巷6（距轨道顺槽450m范围内）南帮（附图1中前方为北，后方为南）施工卸压钻孔，钻孔间距1m，钻孔直径150mm，孔深30m。

步骤4，在工作面回撤前，采用应力监测系统与钻屑法检测共同进行监测预警。

在本实施例中，采用微震监测系统、应力监测系统与钻屑法检测相互结合进行监测预警，具体设置方案如下：

（1）微震监测预警

利用矿井ARAMIS M/E微震监测系统，对工作面回撤期间冲击地压危险进行监测预警，预警指标为日累计能量≥10000J。

（2）应力监测系统预警

应力监测系统包括在运输巷布置多干个应力监测站13，多个应力监测站13设置在回撤通道与轨道顺槽4的侧帮上，每个应力监测站13包括两个应力传感器，两个应力传感器分布布置在深、浅两个测点上，应力传感器埋置深度分别为每一测点组由8m的浅孔和15m的深孔组成，组内间距1-2m；工作面轨道顺槽4超前300m范围内安装应力在线监测系统，测点组间距约20-25m，预警指标为应力增幅≥0.2MPa/1h。

（3）钻屑法检测

①回撤前钻屑法检测

工作面回撤前，对工作面及轨道顺槽4进行钻屑法检测，孔深15m，孔径42mm。1301工作面轨道顺槽4超前20m、40m位置各施工两组钻屑法检测孔14，每组在左、右帮各施工1个孔；在工作面内距离溜头30m、距离溜尾30m、以及中部位置处向煤壁侧各施工一个钻屑法钻孔。根据临界煤粉量和钻进过程中动力效应进行预警。

②回撤过程中钻屑法检测

工作面回撤过程中，对工作面的轨道顺槽4超前20m、40m位置各施工两组钻屑法检测孔14，每组在左、右帮各施工1个孔（错开回撤前施工的钻屑检测孔）。根据临界煤粉量和钻进过程中动力效应进行预警。另外，工作面回撤过程中，对预警区域卸压解危后采取钻屑法进行效果检验，经检验无冲击危险后方可恢复作业。

步骤5，对工作面设备进行回撤。在本实施例中，撤除路线为工作面撤面通道→轨道顺槽4→辅助轨道联络巷2→轨道巷1→副井→地面。

综上所述，本发明提供的一种临近高危煤柱短距离无辅巷通道安全回撤方法的技术方案中，选择远离采空区的轨道顺槽进行单通道撤面，按照“加强轨道顺槽顶板支护→加固撤面通道煤壁→轨道顺槽卸压钻孔施工→1#联络巷卸压钻孔施工→撤面通道煤壁钻孔施工→撤除轨道顺槽中部分超前支架组→撤除胶带顺槽内皮带机头、转载机、破碎机→撤除胶带顺槽皮带→撤后部溜子→撤前部溜子及采煤机→撤除工作面液压支架→撤除轨道顺槽中超前支架组及单元型支架→撤除沿线齿轨”的顺序，撤除相关设备。本发明的回撤方法不仅适合用于大埋深强冲击煤层，而且还具有较好的安全性。

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)

1.一种临近高危煤柱短距离无辅巷单通道安全回撤方法，其特征在于，所述回撤方法包括以下步骤：

步骤1，在停采前，对工作面两侧的胶带顺槽与轨道顺槽支护；在胶带顺槽与轨道顺槽沿停采线前后方向均进行支护；胶带顺槽靠近相邻工作面的采空区，轨道顺槽远离相邻工作面的采空区；

步骤2，当工作面推进至距停采线第一预设距离时，开始在工作面顶板上铺设菱形网直至停采线；当工作面推进至距停采线第二预设距离时，在第二预设距离点至停采线之间打设多排锚索；在工作面推进至距停采线第三预设距离时，在第三预设距离点至停采线之间打设多排锚杆；第一预设距离大于第二预设距离，第二预设距离大于第三预设距离；在停采线帮部打设锚杆进行支护；

步骤3，当工作面回采到停采线位置时，对轨道顺槽与工作面煤壁以及联络巷中施工大直径钻孔卸压；

步骤4，在工作面回撤前，采用应力监测系统与钻屑法检测共同进行监测预警；

步骤5，对工作面设备进行回撤。

2.根据权利要求1所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，在步骤1中，在胶带顺槽中采用工字钢架棚，在原有顶板锚索梁间进行支设；在轨道顺槽中打设锚索梁。

3.根据权利要求1所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，所述第一预设距离为18m，从第一预设距离点至11.5m范围内铺设双层菱形网，并在菱形网上方铺设防雨布，在11.5m之后铺设单层菱形网，当工作面推进至停采线15m后，在工作面延伸方向拉设钢丝绳，钢丝绳固定在顶部菱形网上，每推进1m拉设一道钢丝绳，共拉设8道钢丝绳。

4.根据权利要求3所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，第二预设距离为7.8m，打设第一排锚索与第二排锚索排距3m，第二、三、四排锚索排距均为1.6m，锚索间距4m；

第三预设距离为6.8m，锚杆间排距为900mm×800mm。

5.根据权利要求4所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，锚索规格为φ21.8×8.3m锚索；锚杆规格为Ф22×2500mm螺纹钢等强锚杆，共打设锚带9排；锚索与锚杆覆盖在液压支架前方的撤面通道的顶板上。

6.根据权利要求4所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，在停采线的工作面帮部打设锚杆，最顶部的锚杆距顶部500mm，最底部的锚杆距离底板不大于500mm，采用钢带压双抗网进行封帮，在已打设钢带中间补打一根锚索，并在任意两相邻钢带间增设一条钢带，增设钢带的上下孔各施打一根锚索。

7.根据权利要求1所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，在轨道顺槽中近帮面与远帮面的水仓及外口两侧各15m区域内，卸压孔的钻孔间距均为1m，在轨道顺槽其他区域近面帮上的卸压孔钻孔间距为2m，卸压孔垂直巷帮煤壁施工。

8.根据权利要求7所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，垂直工作面煤壁施工卸压孔，卸压孔的深度不少于30m，在工作面距胶带顺槽80m范围之内，卸压孔的钻孔间距为1m，其他区域钻孔间距为1.75m，若钻进过程中动压显现明显，相邻卸压孔之间加密至少1个钻孔。

9.根据权利要求1-8任一所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，应力监测系统包括多个应力监测站，多个应力监测站设置在回撤通道与轨道顺槽的侧帮上，每个应力监测站包括两个应力传感器，两个应力传感器分布布置在深、浅两个测点上。

10.根据权利要求1-8任一所述的单通道安全回撤方法，其特征在于，在工作面回撤前，对工作面与轨道顺槽上选取多点进行钻屑法检测；在工作面回撤过程中，在轨道顺槽上取多点进行钻屑法检测；根据临界煤粉量和钻进过程中动力效应进行预警。

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