大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法?，F(xiàn)有采煤巷道種類和布置方法不利于大面積堅(jiān)硬頂板下的綜采采煤作業(yè)。為此，本發(fā)明在區(qū)段運(yùn)輸平巷和區(qū)段回風(fēng)平巷之間煤層內(nèi)開掘斜巷，使斜巷上下端距切眼的最小長(zhǎng)度≤切眼長(zhǎng)度的50%；并在斜巷內(nèi)向堅(jiān)硬基本頂板打多個(gè)炮眼，上述炮眼在堅(jiān)硬基本頂板上沿斜巷均勻分布，且向工作面推進(jìn)前方傾斜，在各個(gè)炮眼裝藥，放炮，然后在斜巷兩端巷口或斜巷內(nèi)建臨時(shí)隔風(fēng)墻。采用本發(fā)明大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法可以人工促使大面積堅(jiān)硬基本頂板提前垮落，防止頂板壓力過(guò)分積聚，保證采煤工作面安全，廣泛適于各種大面積堅(jiān)硬基本頂板下煤層開采作業(yè)。
【專利說(shuō)明】大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)煤炭總儲(chǔ)量中，有73.2%的儲(chǔ)量埋深在600m以下，隨著煤炭資源的不斷開發(fā)，越來(lái)越多的礦井進(jìn)入深部開采，解決深部開采相關(guān)的高地應(yīng)力等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，對(duì)我國(guó)進(jìn)一步開發(fā)利用深部煤炭資源具有重大戰(zhàn)略意義。深部高應(yīng)力對(duì)開采活動(dòng)的影響因素，包括源于開采強(qiáng)度提高后的工作面頂板大范圍運(yùn)動(dòng)，形成異乎尋常的劇烈來(lái)壓。
[0003]近年來(lái)，以綜采放頂煤、大采高開采和無(wú)煤柱護(hù)巷技術(shù)為代表的一系列先進(jìn)采煤科技在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用與長(zhǎng)足發(fā)展，從而使長(zhǎng)壁工作面的開采范圍、開采強(qiáng)度與推進(jìn)速度急劇上升。小煤柱甚至無(wú)煤柱開采技術(shù)在綜采放頂煤工作面的成功應(yīng)用，致使縱向與橫向?qū)用嫔系母矌r運(yùn)動(dòng)范圍遠(yuǎn)大于綜采工作面，強(qiáng)礦壓已經(jīng)超出直接頂與堅(jiān)硬基本頂板范圍，高位堅(jiān)硬巖層破斷運(yùn)動(dòng)所引發(fā)的采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)、覆巖空間結(jié)構(gòu)演化規(guī)律更加復(fù)雜。大規(guī)模、高強(qiáng)度的開采擾動(dòng)不僅導(dǎo)致垮落帶覆巖劇烈運(yùn)動(dòng)，并且周圍采空區(qū)中已經(jīng)存在的空間平衡結(jié)構(gòu)也將進(jìn)一步失穩(wěn)，上覆未斷裂的巖層會(huì)與工作面協(xié)同破斷運(yùn)動(dòng)，從而誘發(fā)煤巖動(dòng)力災(zāi)害。例如在山東兗州礦區(qū)、山東新汶礦區(qū)、淮北海孜煤礦及河南義馬礦區(qū)等，均存在上覆巨厚主關(guān)鍵層，形成了采空區(qū)頂板巖層大面積異常礦壓顯現(xiàn)。
[0004]在綜采作業(yè)時(shí)，偽頂在采煤時(shí)垮落；直接頂在液壓支架經(jīng)過(guò)后垮落，在液壓支架經(jīng)過(guò)時(shí)，堅(jiān)硬基本頂板支撐著上方的裂隙帶、緩降帶，不會(huì)垮落。但是隨著液壓支架不斷推進(jìn)，堅(jiān)硬基本頂板承擔(dān)壓力越來(lái)越大，煤層上方堅(jiān)硬基本頂板與采空區(qū)堅(jiān)硬基本頂板之間的裂隙越來(lái)越大，液壓支架承受的壓力越來(lái)越大，采空區(qū)堅(jiān)硬基本頂板即將垮塌前，液壓支架承受的壓力達(dá)到頂點(diǎn)，采空區(qū)堅(jiān)硬基本頂板垮落后，液壓支架承受的壓力變輕，如此形成液壓支架異常來(lái)壓。
[0005]如果堅(jiān)硬基本頂板為大面積堅(jiān)硬基本頂板，液壓支架推進(jìn)很長(zhǎng)一段距離，堅(jiān)硬基本頂板也不垮落，液壓支架周期性來(lái)壓周期長(zhǎng)、烈度大，容易造成立柱安全閥起跳、爆裂，甚至引發(fā)更嚴(yán)重的傷亡事故或設(shè)備事故。
[0006]國(guó)內(nèi)多家礦井相繼出現(xiàn)了立柱壓爆、油缸變形等礦壓顯現(xiàn)異常的情況:2000年的鮑店煤礦5308綜放工作面突然來(lái)壓，壓死23個(gè)支架，壓壞16根立柱，壓壞上四連桿23個(gè)，并把架間管路切斷，給生產(chǎn)帶來(lái)極大困難；2001年濟(jì)寧三號(hào)煤礦6301工作面頂板大面積來(lái)壓，近70架支架被壓死，液壓支架損壞嚴(yán)重，支架立柱損壞102根，四連桿機(jī)構(gòu)中的前連桿損壞33件，部分支架立柱柱窩開焊撕裂，個(gè)別液壓支架立柱底座穿透；2000年徐州礦務(wù)局張雙樓煤礦7107綜采工作面頂板壓力異常增大，安全閥開啟率達(dá)80%以上，部分立柱安全閥開啟速度慢，壓力表顯示支架最大工作阻力達(dá)40?50MPa，兩根立柱爆裂，煤壁片幫深度達(dá)I?3m ；2004年9月至2006年12月間，鮑店煤礦發(fā)生了三次礦震事故，礦震產(chǎn)生的沖擊波將密閉墻摧毀，沖擊波及拋出的密閉磚塊導(dǎo)致人員傷亡，南屯礦微震臺(tái)及濟(jì)寧地震臺(tái)監(jiān)測(cè)表明，礦區(qū)礦震活動(dòng)十分頻繁。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本大面積堅(jiān)硬基本頂板下煤層的巷道合理布置方法，包括下述步驟:
[0009]①.在采煤區(qū)段中間自下而上，開挖上山巷道；
[0010]②.沿走向自上山巷道向兩側(cè)開掘區(qū)段運(yùn)輸平巷、區(qū)段回風(fēng)平巷至區(qū)段采區(qū)邊界；
[0011]③.在區(qū)段采區(qū)邊界開切眼，切眼兩端分別與區(qū)段運(yùn)輸平巷、區(qū)段回風(fēng)平巷垂直相交；
[0012]④.在區(qū)段運(yùn)輸平巷和區(qū)段回風(fēng)平巷之間煤層內(nèi)開掘斜巷，使斜巷兩端距切眼的最小長(zhǎng)度<切眼長(zhǎng)度的50% ；
[0013]⑤.在斜巷內(nèi)向堅(jiān)硬基本頂板打多個(gè)炮眼，上述炮眼在堅(jiān)硬基本頂板上沿斜巷均勻分布，且向工作面推進(jìn)前方傾斜，通風(fēng)、降塵，瓦斯?jié)舛鹊陀?%后，在各個(gè)炮眼裝藥，放炮，然后再次通風(fēng)至瓦斯?jié)舛鹊陀?%后，然后在斜巷兩端巷口或斜巷內(nèi)建臨時(shí)隔風(fēng)墻。
[0014]如此設(shè)計(jì)，安裝液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶輸送機(jī)后，即可進(jìn)行米煤作業(yè)。
[0015]通過(guò)增設(shè)斜巷，并在斜巷頂板打眼放炮，采空區(qū)堅(jiān)硬基本頂板垮落時(shí)沿斜巷形成坡斷面，相當(dāng)于人工制造一個(gè)斷層，由于工作面與斷層并不平行，因此，工作面推進(jìn)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生安全問(wèn)題?？迓鋾r(shí)，坡斷面前方的堅(jiān)硬基本頂板仍然連接在煤層上方的基本頂上，并為下方煤層及液壓支架提供可靠支護(hù)，垮落部分的堅(jiān)硬基本頂板上大、下小，垮落時(shí)，這部分堅(jiān)硬基本頂板在下沉的同時(shí)沿?cái)嗝嫦虿煽諈^(qū)后方退縮，更能保證工作面的安全。
[0016]作為優(yōu)化，所述斜巷上端與區(qū)段回風(fēng)平巷相通，并向上山巷道傾斜，斜巷下端與區(qū)段運(yùn)輸平巷相通，并向切眼傾斜。如此設(shè)計(jì)，垮落堅(jiān)硬基本頂板靠近階段回風(fēng)巷一側(cè)大，靠近階段運(yùn)輸巷一側(cè)小，應(yīng)用于急傾斜、超厚堅(jiān)硬頂板下采煤進(jìn)程中效果更好。
[0017]采用本發(fā)明大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法，在采掘大面積堅(jiān)硬基本頂板下煤層時(shí)，通過(guò)增開斜巷，并在斜巷頂板上打向采煤推進(jìn)前方傾斜的炮眼，放炮后形成坡斷面，采煤機(jī)經(jīng)過(guò)后，垮落的堅(jiān)硬基本頂板沿坡斷面下滑后退，從而人工控制大面積堅(jiān)硬基本頂板提前垮落，防止頂板壓力過(guò)分積聚，保證采煤工作面安全，廣泛適于各種大面積堅(jiān)硬基本頂板下煤層開采作業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]圖1是應(yīng)用本大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法時(shí)工作面經(jīng)過(guò)前的堅(jiān)硬基本頂板、煤層、采煤工作面及斜巷剖面結(jié)構(gòu)示意圖(沿走向方向剖切)；
[0020]圖2是應(yīng)用本大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法時(shí)工作面經(jīng)過(guò)后的堅(jiān)硬基本頂板、煤層、采煤工作面及斜巷剖面結(jié)構(gòu)示意圖(沿走向方向剖切)
[0021]圖3是應(yīng)用本大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法時(shí)斜巷及炮眼與各種巷道位置關(guān)系立體局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中:1為上山巷道、2為區(qū)段運(yùn)輸平巷、3為區(qū)段回風(fēng)平巷、4為切眼、5為斜巷、6為堅(jiān)硬基本頂板、7為炮眼、8為坡斷面、9為采空區(qū)、10為垮落區(qū)、11為運(yùn)輸大巷、12為副井、13為主井、14為工作面。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施方式一:如圖1-3所示，本大面積堅(jiān)硬基本頂板下煤層的巷道合理布置方法，包括下述步驟:①.在采煤區(qū)段中間自下而上，開挖上山巷道I ;
[0024]②.沿走向自上山巷道I向兩側(cè)開掘區(qū)段運(yùn)輸平巷2、區(qū)段回風(fēng)平巷3至區(qū)段采區(qū)邊界；
[0025]③.在區(qū)段采區(qū)邊界開切眼4，切眼4兩端分別與區(qū)段運(yùn)輸平巷2、區(qū)段回風(fēng)平巷3垂直相交；
[0026]④.在區(qū)段運(yùn)輸平巷2和區(qū)段回風(fēng)平巷3之間煤層內(nèi)開掘斜巷5，使斜巷5兩端距切眼的最小長(zhǎng)度≤切眼4長(zhǎng)度的50%，例如:若區(qū)段采區(qū)切眼長(zhǎng)度為200米，則應(yīng)在切眼前方100米處開挖斜巷。
[0027]由生產(chǎn)實(shí)踐可知:采空區(qū)達(dá)到正方形時(shí)，最易出現(xiàn)頂板大面積異常來(lái)壓，這樣設(shè)計(jì)可以最大限度發(fā)揮斜巷5的作用，避免頂板大面積異常來(lái)壓。
[0028]⑤.在斜巷5內(nèi)向堅(jiān)硬基本頂板6打多個(gè)炮眼7，上述炮眼7在堅(jiān)硬基本頂板6上沿斜巷5均勻分布，各炮眼7深度應(yīng)足以穿透堅(jiān)硬基本頂板或達(dá)到穿透堅(jiān)硬基本頂板所需深度的60-80%，各炮眼垂直于斜巷5中心線，即各炮眼7與斜巷5中心線夾角Z A=90°各炮眼7均向工作面推進(jìn)前方傾斜，炮眼7與過(guò)炮眼端點(diǎn)的垂線夾角Z B=30~60°，優(yōu)選40~45°，Z C為斜巷與區(qū)段平巷的夾角。
[0029]Z B角度過(guò)大，形成的坡斷面8容易被壓破，而且垮落的堅(jiān)硬基本頂板6不容易沿坡斷面8向后滑動(dòng)，Z B角度越大，炮眼7深度越大，鉆孔工作量越大，爆破裂隙越復(fù)雜，越不容易生成坡斷面8，Z B角度過(guò)小，不利于安全。
[0030]通風(fēng)、降塵，瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%后，在各個(gè)炮眼7內(nèi)裝藥，放炮，然后再次通風(fēng)至瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%后，然后在斜巷5兩端巷口或斜巷5內(nèi)建臨時(shí)隔風(fēng)墻(圖中未示出)。安裝液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶輸送機(jī)，進(jìn)行采煤作業(yè)。
[0031]所述斜巷5上端與區(qū)段回風(fēng)平巷3相通，并向上山巷道I傾斜，斜巷下端5與區(qū)段運(yùn)輸平巷2相通，并向切眼4傾斜。斜巷5與區(qū)段平巷(即區(qū)段運(yùn)輸平巷2或區(qū)段回風(fēng)平巷
3)夾角Z C=40 ~45°。
【權(quán)利要求】
1.一種大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法，包括下述步驟: ①.在采煤區(qū)段中間自下而上，開挖上山巷道； ②.沿走向自上山巷道向兩側(cè)開掘區(qū)段運(yùn)輸平巷、區(qū)段回風(fēng)平巷至區(qū)段采區(qū)邊界； ③.在區(qū)段采區(qū)邊界開切眼，切眼兩端分別與區(qū)段運(yùn)輸平巷、區(qū)段回風(fēng)平巷垂直相交； ④.在區(qū)段運(yùn)輸平巷和區(qū)段回風(fēng)平巷之間煤層內(nèi)開掘斜巷，使斜巷上下端距切眼的最小長(zhǎng)度<切眼長(zhǎng)度的50% ； ⑤.在斜巷內(nèi)向堅(jiān)硬基本頂板打多個(gè)炮眼，上述炮眼在堅(jiān)硬基本頂板上沿斜巷均勻分布，且向工作面推進(jìn)前方傾斜，通風(fēng)、降塵，斜巷瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%后，在各個(gè)炮眼裝藥，放炮，然后再次通風(fēng)至瓦斯?jié)舛鹊陀?.0%后,然后在斜巷兩端巷口或斜巷內(nèi)建臨時(shí)隔風(fēng)墻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積堅(jiān)硬頂板下的巷道合理布置方法，其特征在于:所述斜巷上端與區(qū)段回風(fēng)平巷相通，并向上山巷道傾斜，斜巷下端與區(qū)段運(yùn)輸平巷相通，并向切眼傾斜。
【文檔編號(hào)】E21D9/14GK103557006SQ201310595242
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】黃福昌, 王富奇, 倪興華, 苗素軍, 駱念海, 許義, 左金忠 申請(qǐng)人:兗礦集團(tuán)有限公司, 兗州煤業(yè)股份有限公司