綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，將下區(qū)段的回風(fēng)巷道、上區(qū)段的運(yùn)輸巷道布置在同一位置；先采工作面回采時(shí)，將巷道的頂板和實(shí)體煤一側(cè)的煤壁通過充煤袋維護(hù)起來，免受上覆巖層運(yùn)動(dòng)的破壞，保持其相對的完整性；將巷道采空區(qū)一側(cè)端頭支架上的頂煤下放下來，經(jīng)注漿加固后用作為巷道采空區(qū)一側(cè)的煤幫；待先采工作面采完，上覆巖層運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，同時(shí)巷道圍巖充分卸壓后，再對充煤袋和巷道鼓起的底板進(jìn)行掘進(jìn)，確保掘進(jìn)工作在卸壓帶內(nèi)進(jìn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有安全、高效、煤炭損失少、成本低、巷道工程質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明由國家自然科學(xué)基金，編號為51374137項(xiàng)目研究完成。
【專利說明】綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦采煤巷道掘進(jìn)方法，具體方法為，將上區(qū)段工作面開采時(shí)進(jìn)入到采空區(qū)的運(yùn)輸巷道充填起來，待上區(qū)段采空區(qū)上覆巖層運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，在上區(qū)段采空區(qū)原運(yùn)輸巷道頂板下沿空掘進(jìn)下區(qū)段回風(fēng)巷道的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，特厚煤層長壁工作面開采后，相鄰工作面沿采空區(qū)的回采巷道有沿空留巷、留窄煤柱沿空掘巷和留煤柱掘巷三種方法。
[0003]在特厚煤層長壁工作面沿空留巷需要在巷道的采空區(qū)一側(cè)構(gòu)筑混凝土墻。這種方法的缺點(diǎn):首先是工程量很大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本很高；其次工作面下端頭是一個(gè)生產(chǎn)最繁忙的地方，在此構(gòu)筑混凝土墻，采煤工作將受到嚴(yán)重影響，工作面很難組織正規(guī)循環(huán)；第三，混凝土墻很快就受到頂板運(yùn)動(dòng)載荷的作用，來不及達(dá)到終凝強(qiáng)度，一旦達(dá)到強(qiáng)度極限受到破壞，頂板將隱藏著很大的不安全隱患。第四，由于混凝土墻受載較早，不能將載荷轉(zhuǎn)移到相鄰工作面煤體深處，要求該墻應(yīng)具備很高的強(qiáng)度，在較高支承壓力作用下，巷道的頂、底板經(jīng)常出現(xiàn)壓頂和底鼓現(xiàn)象，影響巷道正常的使用功能。第五，人工構(gòu)筑混凝土墻也增加了開采成本。
[0004]后采工作面的回風(fēng)巷道處于先采工作面采空區(qū)邊緣，對于留煤柱掘巷方式來說主要的缺點(diǎn)是:首先，當(dāng)煤柱尺寸選擇不當(dāng)時(shí)，可能使所掘巷道處于采空區(qū)邊緣支承壓力范圍內(nèi)，導(dǎo)致巷道變形嚴(yán)重，維護(hù)困難，甚至產(chǎn)生危及生命安全的沖擊地壓。其次，為避開支承壓力峰值的影響，必須留較大尺寸的煤柱，增加煤炭損失，降低了煤炭的生產(chǎn)率。如何準(zhǔn)確選擇出既不受支承壓力影響，又煤炭損失少的最優(yōu)煤柱尺寸，還是一個(gè)難題。
[0005]留窄小煤柱沿空掘巷雖然理論上講巷道圍巖處于卸壓帶，避開了峰值支承壓力的影響，但巷道變形嚴(yán)重，巷道維修量巨大，需要開幫擴(kuò)寬，臥底拉架，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工效低。現(xiàn)場實(shí)際要找出卸壓和支護(hù)的平衡點(diǎn)也是很難的，不僅如此，沿空巷道實(shí)體煤一側(cè)也經(jīng)常受沖擊礦壓隱患的威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是要提供一種綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有安全、高效、煤炭損失少、成本低、巷道工程質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，包括以下步驟:在采、盤區(qū)內(nèi)劃分區(qū)段，在區(qū)段的上部邊界布置工作面回風(fēng)巷道，在區(qū)段的下部邊界布置工作面運(yùn)輸巷道，用開切眼聯(lián)結(jié)上部工作面回風(fēng)巷道和下部運(yùn)輸巷道形成采煤系統(tǒng)，布置出長壁綜采放頂煤工作面；按照正常開采順序進(jìn)行開采，上區(qū)段工作面為先采工作面，下去段工作面為后采工作面。先采工作面開采時(shí)，運(yùn)輸巷道一側(cè)的端頭支架不放頂煤，支架向前推移后，端頭支架上方的頂煤自然垮落到采空區(qū)；同時(shí)，向進(jìn)入到采空區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸巷道內(nèi)充填填充物，邊開采邊充填；上區(qū)段采完后，上區(qū)段的上覆巖層持續(xù)運(yùn)動(dòng)，上區(qū)段運(yùn)輸巷道的頂板和下幫在垮落頂煤和充填體的支承下充分泄壓，同時(shí)也得到保護(hù)；待上覆巖層運(yùn)動(dòng)結(jié)束，形成力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)之后，在原運(yùn)輸巷道頂板之下對充填物和運(yùn)輸巷道鼓起的底板進(jìn)行掘進(jìn)，同時(shí)對上幫垮落的頂煤進(jìn)行支護(hù)成為新的巷道上幫，所掘出巷道用作為下區(qū)段的工作面回風(fēng)巷道。
[0008]進(jìn)一步的，在上區(qū)段開采前，加強(qiáng)上區(qū)段下運(yùn)輸巷道頂板和實(shí)體煤幫的支護(hù)參數(shù)，使其能夠承受多次采動(dòng)以及掘進(jìn)的影響。
[0009]進(jìn)一步的，端頭支架移走后，向該處運(yùn)輸巷道上幫自然垮落并堆積的頂煤進(jìn)行注漿，預(yù)防松散堆積的頂煤漏風(fēng)和自燃。
[0010]進(jìn)一步的，充填填充物時(shí)，每隔一定距離，在上區(qū)段的下運(yùn)輸巷道內(nèi)構(gòu)建隔離墻，將填充物封閉到采空區(qū)。
[0011]進(jìn)一步的，新掘進(jìn)形成的下區(qū)段上回風(fēng)巷道的上幫進(jìn)行錨注支護(hù)，頂板和下幫局部修復(fù)。
[0012]進(jìn)一步的，用致密防漏風(fēng)材料薄噴新掘巷道的上幫，隔絕與一切可能與采空區(qū)導(dǎo)通的通道。
[0013]進(jìn)一步的，用填充物保護(hù)上區(qū)段運(yùn)輸巷道頂板時(shí)，既要確保充填體充實(shí)巷道，并具有一定的剛度，又要使頂?shù)装搴蛯?shí)體煤幫有足夠的卸壓空間，留有縮量。
[0014]進(jìn)一步的，所述的填充物為充煤袋或煤堆的至少一種。
[0015]本發(fā)明的工作原理以及有益效果表現(xiàn)在:
本發(fā)明的精髓是將在上區(qū)段的運(yùn)輸巷道進(jìn)行了充填保留，然后待上區(qū)段開采完畢后，再在本巷道位置進(jìn)行重新掘進(jìn)，形成下區(qū)段的上回風(fēng)巷道。
[0016]在保護(hù)巷道中采用以下輔助手段:隨著開采的推進(jìn)在原巷道內(nèi)充填填充物(充煤袋或者堆煤)；位于巷道采空區(qū)側(cè)的端頭支架不放煤，其上頂煤自然垮落，形成對頂板的新的支撐。在此區(qū)域上覆巖層運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，形成力學(xué)平衡拱，對巷道圍巖提供掩護(hù)。
[0017]綜上，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在:
1、不留煤柱，減少現(xiàn)有開采方法煤炭損失的問題:原來的采煤方式是在下區(qū)段一側(cè)，與上區(qū)段的運(yùn)輸巷道一定距離位置重新開掘一個(gè)新的回風(fēng)巷道，也就是說須要在上區(qū)段的運(yùn)輸巷道與下區(qū)段的回風(fēng)巷道之間設(shè)留一定的煤柱，才能獲得支撐強(qiáng)度，保證進(jìn)一步的開采，此煤柱只能丟棄，不能回收；同時(shí)原有端頭支架上方的頂煤因支架與運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)問題也不能采出。但采用本方法之后，一是不用再預(yù)留煤柱，原來須要預(yù)留的煤柱能夠全部被開采出來，二是端頭支架的煤層得到了利用，自然垮塌后作為巷道頂板的支撐。
[0018]2、開采時(shí)間加快，原有的方法上區(qū)段開采后需要等待較長時(shí)間才能掘進(jìn)相鄰的下區(qū)段巷道，接續(xù)時(shí)間長，一般超過六個(gè)月；采用本方法后，巷道掘進(jìn)在采空區(qū)的邊緣地帶進(jìn)行，在上覆巖層力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)的掩護(hù)下很快穩(wěn)定，等待時(shí)間短。
[0019]3、下區(qū)段的上回風(fēng)巷道是在上區(qū)段采空區(qū)上覆巖層力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)(拱形結(jié)構(gòu))形成之后掘出的巷道，該巷道將在此平衡結(jié)構(gòu)的掩護(hù)下使用，始終處于壓力降低區(qū)，不受支承壓力的影響，有利于巷道的維護(hù)，根除了沖擊地壓的不安全隱患。相應(yīng)也減少了巷道維護(hù)對后采工作面采煤工藝的干擾。
[0020]4、用端頭支架上方的頂煤作為沿空巷道采空區(qū)一側(cè)的煤幫，取材容易，不需運(yùn)送和人工操作，有利于使用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和擴(kuò)幫； 5、使用充煤袋或直接堆煤保護(hù)巷道的幫頂。既能使巷道的頂?shù)装搴蛯?shí)體煤幫充分卸壓，又能有效保護(hù)其穩(wěn)定性，確保其再次使用，同時(shí)還有利于綜掘機(jī)的掘進(jìn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面對技術(shù)描述中所使用的附圖作進(jìn)一步說明，下面的附圖僅僅是本申請中的一種特例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得類似條件下其他的圖件；
圖1為本發(fā)明上、下區(qū)段結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為上區(qū)段工作面開采過程中，上區(qū)段運(yùn)輸巷充實(shí)，并且采空區(qū)頂板垮塌后形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為上區(qū)段工作面開采工程中，在進(jìn)入到采空區(qū)的上區(qū)段運(yùn)輸巷內(nèi)構(gòu)建隔離墻與封閉充煤袋的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
圖4為在上區(qū)段采空區(qū)邊緣，沿著原上區(qū)段運(yùn)輸巷道的頂板和下幫，重新掘進(jìn)的下區(qū)段回風(fēng)巷道的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面未述及的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容均可采用或借鑒現(xiàn)有技術(shù)。
[0023]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0024]一種用于綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下完全沿空掘巷的方法，本發(fā)明由國家自然科學(xué)基金，編號為51374137項(xiàng)目研究完成。包括以下步驟:
首先在采、盤區(qū)內(nèi)劃分區(qū)段。如圖1所示，在區(qū)段的上部邊界布置工作面回風(fēng)巷道，在區(qū)段的下部邊界布置工作面運(yùn)輸巷道，用開切眼聯(lián)結(jié)上部工作面回風(fēng)巷道和下部運(yùn)輸巷道形成采煤系統(tǒng)，布置出長壁綜采放頂煤工作面；按照正常開采順序進(jìn)行開采，上區(qū)段工作面I為先采工作面，下去段工作面2為后采工作面。上區(qū)段下運(yùn)輸巷道11位于上區(qū)段工作面的下部邊界。
[0025]上區(qū)段工作面開采前加強(qiáng)上區(qū)段下運(yùn)輸巷道頂板和下幫的錨固支護(hù)參數(shù)，使之能承受多次采動(dòng)和掘進(jìn)的影響。
[0026]如圖2所示，上區(qū)段工作面采煤過程中:一方面用充煤袋3或煤堆保護(hù)進(jìn)入到采空區(qū)的上區(qū)段運(yùn)輸巷道頂板和下幫；另一方面讓下端頭支架不放頂煤，支架前移后，頂煤5自然垮落并堆積在運(yùn)輸巷道的采空區(qū)一側(cè)(圖中為運(yùn)輸巷道的右側(cè))，作為新掘巷道(下區(qū)段上回風(fēng)巷道)的上幫。
用充煤袋3或煤堆保護(hù)巷道頂板時(shí)，要注意充實(shí)，但也要預(yù)留頂?shù)装搴蛯?shí)體煤幫的卸壓空間；每隔一定距離，在運(yùn)輸巷道內(nèi)構(gòu)建隔離墻4，將充煤袋3或煤堆封閉到采空區(qū)內(nèi)，防止自燃發(fā)火。
[0027]通過工作面下部支架的架間間隙，向垮落頂煤注漿和防滅火材料，封閉碎煤的空隙和裂縫。
[0028]待上區(qū)段工作面全部采完，并且上覆巖層運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后，沿著原運(yùn)輸巷道的頂板和下幫，開掘出充煤袋和鼓起的地板，新掘巷道的頂板和下幫只局部加以修復(fù)，上幫進(jìn)行錨注支護(hù)。
[0029]用密實(shí)材料薄噴巷道表面，防止向采空區(qū)漏風(fēng)。形成下區(qū)段的上回風(fēng)巷道，如圖4所示。
[0030]以上所述僅是本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本申請。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:包括以下步驟:在采、盤區(qū)內(nèi)劃分區(qū)段，在區(qū)段的上部邊界布置工作面回風(fēng)巷道，在區(qū)段的下部邊界布置工作面運(yùn)輸巷道，用開切眼聯(lián)結(jié)上部工作面回風(fēng)巷道和下部運(yùn)輸巷道形成采煤系統(tǒng)，布置出長壁綜采放頂煤工作面；按照正常開采順序進(jìn)行開采，上區(qū)段工作面為先采工作面，下去段工作面為后采工作面；先采工作面開采時(shí)，運(yùn)輸巷道一側(cè)的端頭支架不放頂煤，支架向前推移后，端頭支架上方的頂煤自然垮落到采空區(qū)；同時(shí)，向進(jìn)入到采空區(qū)內(nèi)的運(yùn)輸巷道內(nèi)充填填充物，邊開采邊充填；上區(qū)段采完后，上區(qū)段的上覆巖層持續(xù)運(yùn)動(dòng)，上區(qū)段運(yùn)輸巷道的頂板和下幫在垮落頂煤和充填體的支承下充分泄壓，同時(shí)也得到保護(hù)；待上覆巖層運(yùn)動(dòng)結(jié)束，形成力學(xué)平衡結(jié)構(gòu)之后，在原運(yùn)輸巷道頂板之下對充填物和運(yùn)輸巷道鼓起的底板進(jìn)行掘進(jìn)，同時(shí)對上幫垮落的頂煤進(jìn)行支護(hù)成為新的巷道上幫，所掘出巷道用作為下區(qū)段的工作面回風(fēng)巷道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:在上區(qū)段開采前，加強(qiáng)上區(qū)段下運(yùn)輸巷道頂板和實(shí)體煤幫的支護(hù)參數(shù)，使其能夠承受多次采動(dòng)以及掘進(jìn)的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:端頭支架移走后，向該處運(yùn)輸巷道上幫自然垮落并堆積的頂煤進(jìn)行注漿，預(yù)防松散堆積的頂煤漏風(fēng)和自燃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:充填填充物時(shí)，每隔一定距離，在上區(qū)段的下運(yùn)輸巷道內(nèi)構(gòu)建隔離墻，將填充物封閉到采空區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:新掘進(jìn)形成的下區(qū)段上回風(fēng)巷道的上幫進(jìn)行錨注支護(hù)，頂板和下幫局部修復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:用致密防漏風(fēng)材料薄噴新掘巷道的上幫，隔絕與一切可能與采空區(qū)導(dǎo)通的通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:用填充物保護(hù)上區(qū)段運(yùn)輸巷道頂板時(shí)，既要確保充填體充實(shí)巷道，并具有一定的剛度，又要使頂?shù)装搴蛯?shí)體煤幫有足夠的卸壓空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4或7所述的綜采放頂煤采空區(qū)原巷道頂板下沿空掘巷的方法，其特征在于:所述的填充物為充煤袋或煤堆的至少一種。
【文檔編號】E21C41/18GK103470261SQ201310457729
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】蔣金泉, 代進(jìn) 申請人:山東科技大學(xué)