急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下矸石治理方法，尤其是急傾斜煤層的矸石治理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在薄及中厚緩傾斜煤層采煤工作面開采中，沿空留巷技術(shù)已相當(dāng)成熟，但在急傾斜煤層開采條件下沿空留巷卻很難做到。所謂“沿空留巷”是上區(qū)段采煤工作面開采后，在采空區(qū)邊緣鋪設(shè)一定寬度的充填材料，使本區(qū)段運輸平巷保留下來為下一區(qū)段采煤工作面繼續(xù)使用。充填材料一般采用膏體充填體?！把乜樟粝铩笔敲旱V實現(xiàn)無煤柱開采的一項重大技術(shù)改革，不僅可提高煤炭資源采出率、延長礦井服務(wù)年限、減少巷道掘進(jìn)量、緩解采掘接替矛盾、取消孤島采煤工作面，而且在控制煤礦重大事故災(zāi)害方面也具有巨大的優(yōu)越性。在上述充填材料中，有不少是利用井下矸石作為充填材料。
[0003]急傾斜煤層開采條件下沿空留巷很難做到的原因是:急傾斜煤層采煤工作面開采后，頂板易在采空區(qū)大面積冒落，冒落矸石在重力作用下易向巷道(沿空留巷側(cè))滑落，沖擊巷旁膏體充填體，致使巷旁支護(hù)體穩(wěn)定性降低，同時，在急傾斜煤層采煤工作面進(jìn)行沿空留巷施工時冒落矸石向巷道滑移，給施工帶來危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了做到急傾斜煤層開采條件下沿空留巷的問題，以及解決急傾斜煤層開采條件下矸石滑落問題，本發(fā)明提出急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法。本方法對通過對冒落矸石阻擋注漿，加固成矸石墻，再通過錨索錨固，既能實現(xiàn)對沿空留巷的頂板巖層支撐，又能實現(xiàn)對采空區(qū)矸石的攔截，抵抗采空區(qū)矸石較大的沖擊力。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法包括以下具體步驟:
[0006]第一步，按照傳統(tǒng)的沿空留巷的設(shè)計方法，設(shè)計急傾斜煤層沿空留巷和膏體充填體的寬度;在采煤工作面巷道掘進(jìn)期間，對破碎頂板用錨索、錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，按照傳統(tǒng)方法正常采煤；
[0007]第二步，隨著采煤工作面的推進(jìn)，在設(shè)計的沿空留巷位置利用單體液壓支柱進(jìn)行超前支護(hù)，待采煤工作面端頭支架前移后，撤回超前支護(hù)的單體液壓支柱，在設(shè)計的膏體充填體的寬度內(nèi)，按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行臨時支護(hù)和挑底，設(shè)置一排密集單體液壓支柱和帶有柱帽的防倒戧柱，然后在密集單體液壓支柱背向留巷的一側(cè)全斷面懸掛金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)頂部和底部分別用錨桿固定在巷道直接頂和底板上，共同組成擋矸屏障結(jié)構(gòu)；
[0008]第三步，隨著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，直接頂巖層在采空區(qū)自然冒落，冒落矸石沿著底板自溜，并被擋矸屏障結(jié)構(gòu)擋住;待被擋矸石逐漸堆積到與煤層基本頂接觸時，形成矸石堆;再在所形成的矸石堆內(nèi)布置適當(dāng)?shù)淖{錨桿，對矸石堆進(jìn)行注漿加固，形成矸石墻；
[0009]第四步，在矸石墻體上布置成排的錨索鉆孔，利用錨索鉆機(jī)透過矸石墻體向煤層基本頂和底板方向鉆取錨索鉆孔，在錨索鉆孔中分別安裝頂板錨索和底板錨索，要求錨索與錨索之間用全部鋼帶連接9，構(gòu)成第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)，
[0010]第五步，待第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，回撤那排密集單體液壓支柱和防倒戧柱，以矸石墻體為擋墻，按照傳統(tǒng)的膏體充填體施工方法和設(shè)計充填體寬度，構(gòu)筑膏體充填體;同時對留巷的另一側(cè)巷壁用傳統(tǒng)支護(hù)方法進(jìn)行滯后支護(hù)；
[0011]第六步，待膏體充填體強(qiáng)度穩(wěn)定后，在膏體充填體上按照第四步的步驟施工頂板錨索和底板錨索，構(gòu)成第二道充填體防滑移結(jié)構(gòu)；
[0012]第七步，工作面邊推進(jìn)，邊進(jìn)行第二步至第六步的步驟，直至采煤工作面采煤完成，同時形成了沿空留巷。
[0013]本發(fā)明有如下積極效果:
[0014]1、針對急傾斜煤層破碎頂板在采空區(qū)易冒落、矸石易滑落涌入巷道的特點，首先懸掛金屬網(wǎng)，組成擋矸屏障結(jié)構(gòu)，被擋矸石逐漸堆積到與煤層頂板接觸時，形成矸石堆，注漿后形成矸石墻;通過錨索加固，形成第一道矸石體墻防滑移結(jié)構(gòu)，對采空區(qū)滑落矸石起到很好的阻擋作用，緩解矸石對以后構(gòu)筑的膏體充填體的沖擊破壞，保持膏體充填體的完整性;構(gòu)筑的第二道充填體防滑移結(jié)構(gòu)能夠阻止膏體充填體墻因重力向留巷滑移，并且向膏體充填體墻提供側(cè)向圍壓，增加膏體充填體墻的極限破壞強(qiáng)度，增大巷旁支護(hù)阻力。
[0015]2、利用滑落矸石注漿并結(jié)合膏體充填進(jìn)行沿空留巷的方法，既兼顧了矸石注漿加固與膏體充填的優(yōu)勢，又利用了采空區(qū)自溜矸石和注漿形成一定寬度的充填墻體，減少了采空區(qū)矸石涌入回采巷道造成安全事故的機(jī)率，后期膏體充填墻再補(bǔ)足整個巷旁支護(hù)體的寬度，能夠提供較高的支護(hù)巷旁阻力。
[0016]總之，本發(fā)明實現(xiàn)了對冒落矸石的利用，減少了傾斜破碎頂板采空區(qū)自溜矸石對回采巷道的涌入機(jī)率，并且實現(xiàn)了對傾斜煤層巷旁充填體因重力向巷內(nèi)滑移的控制，改善了采煤工作面采掘關(guān)系。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明中沿空留巷施工布局平面示意圖；
[0018]圖2是圖1中C-C剖面示意圖；
[0019]圖3是圖1中B-B剖面示意圖；
[0020]圖4是圖1中A_A#lj面不意圖；
[0021]圖5是圖4中D-D剖面；
[0022]圖6是圖2中E-E剖面。
[0023]圖中:1-超前支護(hù);2-臨時支護(hù);3-矸石墻堆;4-滯后支護(hù);5-充填模板;6_膏體充填體;7-金屬網(wǎng)；8-留巷;9-端頭支架；10-采煤工作面；11-矸石；12-錨桿；13-錨索；14-柱帽；15-鋼帶；16-頂板銷索；17-注楽銷桿；18-防倒俄柱；19-單體液壓支柱;20-底板銷索；21-直接頂;22-基本頂;23-底板。
【具體實施方式】
[0024]參照附圖1-6，對急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法的步驟描述如下:
[0025]第一步，按照傳統(tǒng)的沿空留巷的設(shè)計方法，設(shè)計急傾斜煤層沿空留巷和膏體充填體的寬度;在采煤工作面10巷道掘進(jìn)期間，對破碎頂板用錨索13、錨桿12進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，按照傳統(tǒng)方法正常采煤；
[0026]第二步，隨著采煤工作面10的推進(jìn)，在設(shè)計的沿空留巷8位置利用單體液壓支柱進(jìn)行超前支護(hù)I，待采煤工作面端頭支架9前移后，撤回超前支護(hù)I的單體液壓支柱，在設(shè)計的膏體充填體的寬度內(nèi)，按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行臨時支護(hù)2和挑底，設(shè)置一排密集單體液壓支柱19和帶有柱帽14的防倒戧柱18，然后在密集單體液壓支柱背向留巷的一側(cè)全斷面懸掛金屬網(wǎng)7，金屬網(wǎng)7頂部和底部分別用錨桿固定在巷道直接頂21和底板23上，共同組成擋矸屏障結(jié)構(gòu)，如圖4所示；
[0027]第三步，隨著采煤工作面10繼續(xù)推進(jìn)，直接頂21巖層在采空區(qū)自然冒落，冒落矸石11沿著底板自溜，并被擋矸屏障結(jié)構(gòu)擋住;待被擋矸石11逐漸堆積到與煤層基本頂21接觸時，形成矸石墻堆3;再在所形成的矸石墻堆3內(nèi)布置適當(dāng)?shù)淖{錨桿17，對矸石墻堆3進(jìn)行注漿加固，形成矸石墻體；
[0028]第四步，在矸石墻體上布置成排的錨索鉆孔，利用錨索鉆機(jī)透過矸石墻體向煤層基本頂22和底板23方向鉆取錨索鉆孔，在錨索鉆孔中分別安裝頂板錨索16和底板錨索20，要求錨索與錨索之間用全部鋼帶15連接(見圖5)，構(gòu)成第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)，如圖3所示；
[0029]第五步，待第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，回撤那排密集單體液壓支柱19和防倒戧柱18，以矸石墻體為擋墻，按照傳統(tǒng)的膏體充填體施工方法和設(shè)計充填體寬度，利用充填模板5構(gòu)筑膏體充填體6，同時對留巷8煤幫一側(cè)用傳統(tǒng)支護(hù)方法進(jìn)行滯后支護(hù)4;
[0030]第六步，待膏體充填體6強(qiáng)度穩(wěn)定后，在膏體充填體6上按照第四步的步驟施工頂板錨索16、底板錨索20和鋼帶15(見圖6)，構(gòu)成第二道充填體防滑移結(jié)構(gòu)，如圖2所示；
[0031]第七步，采煤工作面10邊推進(jìn)，邊進(jìn)行第二步至第六步的步驟，直至采煤工作面10采煤完成，同時形成了沿空留巷8，如圖1所示。
【主權(quán)項】
1.一種急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法，其特征在于，步驟如下: 第一步，按照傳統(tǒng)的沿空留巷的設(shè)計方法，設(shè)計急傾斜煤層沿空留巷和膏體充填體的寬度;在采煤工作面巷道掘進(jìn)期間，對破碎頂板用錨索、錨桿進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，按照傳統(tǒng)方法正常采煤； 第二步，隨著采煤工作面的推進(jìn)，在設(shè)計的沿空留巷位置利用單體液壓支柱進(jìn)行超前支護(hù)，待采煤工作面端頭支架前移后，撤回超前支護(hù)的單體液壓支柱，在設(shè)計的膏體充填體的寬度內(nèi)，按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行臨時支護(hù)和挑底，設(shè)置一排密集單體液壓支柱和帶有柱帽的防倒戧柱，然后在密集單體液壓支柱背向留巷的一側(cè)全斷面懸掛金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)頂部和底部分別用錨桿固定在巷道直接頂和底板上，共同組成擋矸屏障結(jié)構(gòu)； 第三步，隨著采煤工作面繼續(xù)推進(jìn)，直接頂巖層在采空區(qū)自然冒落，冒落矸石沿著底板自溜，并被擋矸屏障結(jié)構(gòu)擋住;待被擋矸石逐漸堆積到與煤層基本頂接觸時，形成矸石堆；再在所形成的矸石堆內(nèi)布置適當(dāng)?shù)淖{錨桿，對矸石堆進(jìn)行注漿加固，形成矸石墻； 第四步，在矸石墻體上布置成排的錨索鉆孔，利用錨索鉆機(jī)透過矸石墻體向煤層基本頂和底板方向鉆取錨索鉆孔，在錨索鉆孔中分別安裝頂板錨索和底板錨索，要求錨索與錨索之間全部用鋼帶連接，構(gòu)成第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)， 第五步，待第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，回撤那排密集單體液壓支柱和防倒戧柱，以矸石墻體為擋墻，按照傳統(tǒng)的膏體充填體施工方法和設(shè)計充填體寬度，構(gòu)筑膏體充填體;同時對留巷的另一側(cè)巷壁用傳統(tǒng)支護(hù)方法進(jìn)行滯后支護(hù)； 第六步，待膏體充填體強(qiáng)度穩(wěn)定后，在膏體充填體上按照第四步的步驟施工頂板錨索和底板錨索，構(gòu)成第二道充填體防滑移結(jié)構(gòu)； 第七步，工作面邊推進(jìn)，邊進(jìn)行第二步至第六步的步驟，直至采煤工作面采煤完成，同時形成了沿空留巷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法，首先懸掛金屬網(wǎng)，組成擋矸屏障結(jié)構(gòu)，形成矸石堆，注漿后形成矸石墻；通過錨索加固，形成第一道矸石體墻防滑移結(jié)構(gòu)，待第一道墻體防滑移結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后再構(gòu)筑膏體充填體；同時對留巷的另一側(cè)巷壁用傳統(tǒng)支護(hù)方法進(jìn)行滯后支護(hù)；待膏體充填體強(qiáng)度穩(wěn)定后，在膏體充填體上構(gòu)筑第二道充填體防滑移結(jié)構(gòu)；工作面邊推進(jìn)，邊進(jìn)行第二步至第六步的步驟，直至采煤工作面采煤完成，同時形成了沿空留巷。本發(fā)明實現(xiàn)了對冒落矸石的利用，減少了傾斜破碎頂板采空區(qū)自溜矸石對回采巷道的涌入機(jī)率，并且實現(xiàn)了對傾斜煤層巷旁充填體因重力向巷內(nèi)滑移的控制，改善了采煤工作面采掘關(guān)系。
【IPC分類】E21D20/00, E21F15/00, E21C41/18, E21D21/00, E21F15/04
【公開號】CN105715297
【申請?zhí)枴緾N201610052586
【發(fā)明人】寧建國, 李學(xué)慧, 王俊, 卜騰騰, 王軍
【申請人】山東科技大學(xué)