一種超長推進距離工作面的沿空掘巷開采方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及井工煤礦的開采方法，尤其涉及一種超長推進距離工作面采用雙巷布 置與沿空掘巷相結(jié)合的開采方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沿空掘巷具有回采率高、巷道易于維護與掘進的特點，在國內(nèi)得到了大力發(fā)展，取 得了豐碩的成果，例如余忠林等人對大采高沿空掘巷的合理位置、合理寬度及開挖巷道最 佳時間展開了研究（大采高工作面沿空掘巷合理位置模擬與應用.采礦與安全工程學報， 2006, 33 (2) : 197-200)，而張科學等人則進一步提出了在深部煤層群沿空掘巷的布置技術(shù) (深部煤層群沿空掘巷護巷煤柱合理寬度的確定.煤炭學報，2011，36 (增刊1) :28-35)。綜 合來看，沿空掘巷技術(shù)目前已應用于包括薄、中厚及厚煤層在內(nèi)的孤島工作面、深部煤層群 以及沖擊傾向性煤層等常規(guī)與復雜條件的礦井。
[0003] 本領域技術(shù)人員理解，沿空掘巷是沿著上一個工作面的采空區(qū)掘進回采巷道，一 般與上一工作面采空區(qū)之間保留3-5m的煤柱，而上覆巖層的運動通常需要持續(xù)1年甚至更 長的時間，因此一般需要跳采，即先采遠距離的煤層，等采空區(qū)覆巖運動穩(wěn)定后再掉頭采相 鄰采空區(qū)的區(qū)域。如果不跳采，直接沿上一工作面采空區(qū)掘進回采巷道并進行回采，會受到 上一工作面采空區(qū)覆巖運動的影響，難以保證回采巷道的安全。
[0004] 超長推進距離工作面通常是指沿走向推進距離達到千米以上的工作面，由于在一 定范圍內(nèi)延長工作面推進距離能夠?qū)崿F(xiàn)工作面的高產(chǎn)高效，達到減員增效，降低消耗的目 的，有利于推動礦井高度集中生產(chǎn)的發(fā)展，因此也成為煤礦開采的發(fā)展方向之一。然而，本 領域技術(shù)人員可以理解，由于掘進工作面需要利用局扇帶風筒向掘進頭進行供風，當推進 距離過長時，風筒與局扇通常難以滿足通風要求；而對于物資運輸，隨著巷道長度增加，所 需材料的運輸困難。而如果采用雙巷掘進，如圖1所示，并在留設的煤柱5布置若干聯(lián)絡巷 6,這樣在掘進的過程中可以形成風流回路，掘進中一條巷道1進風，經(jīng)聯(lián)絡巷，從另外一條 巷道2回風；對于運料，同樣可以從一條巷道3運料，另一條巷道4運輸掘進出煤（矸石）， 運料與出矸互不干擾，解決了運輸與掘進干擾的問題，所以對于超長推進距離工作面，需要 采用雙巷布置，以滿足通風與輔助運輸?shù)囊蟆?br>[0005] 在雙巷掘進中，一般兩條回采巷道之間需要留設較大尺寸的煤柱，主要是受掘進 與開采的影響，由于雙巷掘進的兩條巷道中間的煤柱需要經(jīng)歷第一個工作面的采動，隨后 還要為第二個工作面服務，考慮到先后經(jīng)歷兩次采動影響，雙巷掘進一般情況需要留設 30m，甚至更大。因此雙巷掘進存在的問題主要集中在煤柱尺寸上，煤柱尺寸大有利于巷道 的掘進與維護，但丟煤多、煤損嚴重；而尺寸小，雖然回采率高，但巷道要經(jīng)歷兩次采動，掘 進與維護難度大，甚至出現(xiàn)無法使用的問題。
[0006]由上述分析可知，對于超長推進距離工作面，為了保證巷道的使用，煤損嚴重；如 果采用沿空掘巷技術(shù)，無法保證通風與材料的運輸，且需要跳采，會出現(xiàn)孤島工作面。目前， 沿空掘巷技術(shù)尚無法應用在超長推進距離工作面的開采中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種超長推進距離工作面的沿空掘巷開采方法，以綜合解 決超長推進距離工作面雙巷布置帶來的煤柱尺寸大以及傳統(tǒng)沿空掘巷需要跳采的問題。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0009] 一種超長推進距離工作面的沿空掘巷開采方法，所述超長推進距離工作面采用雙 巷布置，所述開采方法包括：
[0010] a、對回采工作面進行回采的過程中，在第一煤柱中沿回采方向進行沿空掘巷，以 便在所述第一煤柱中形成沿空巷道，所述第一煤柱為所述回采工作面與其接續(xù)工作面之間 采用雙巷布置所留設的煤柱；
[0011] b、在所述回采工作面回采結(jié)束后、對其接續(xù)工作面進行回采時，繼續(xù)掘進形成所 述沿空巷道，并且所述的接續(xù)工作面在回采時沿所述沿空巷道開采。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，超長推進距離工作面的長度應大于使采空區(qū)形 成充分采動的距離（按照經(jīng)驗，形成充分采動的距離為1. 2-1. 4H。，其中，H。為工作面埋深）， 從而為接續(xù)工作面的沿空掘巷創(chuàng)造更為穩(wěn)定的條件。進一步優(yōu)選地，超長推進距離工作面 為長度在1000m以上的工作面；更優(yōu)選地，超長推進距離工作面為長度在3000m以上的工作 面。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，所述第一煤柱靠近所述回采工作面一側(cè)的巷道 為回采工作面下巷，所述第一煤柱靠近所述回采工作面一側(cè)的巷道為接續(xù)工作面上巷，所 述回采工作面下巷與接續(xù)工作面上巷之間設有聯(lián)絡巷。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，在所述沿空巷道掘進過程中，掘出的煤和/或矸 石經(jīng)由所述接續(xù)工作面上巷運輸而出。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，在所述的接續(xù)工作面回采時，所述沿空巷道的掘 進位置與所述的接續(xù)工作面的推進位置之間存在至少一個聯(lián)絡巷，在所述沿空巷道掘進過 程中，掘出的煤和/或矸石通過該聯(lián)絡巷經(jīng)由所述接續(xù)工作面上巷運輸而出。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，所述的至少一個聯(lián)絡巷與所述接續(xù)工作面的推 進位置之間設有位于接續(xù)工作面上巷中的巷道密閉。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，沿空掘巷形成所述沿空巷道時，所述沿空巷道與 所述的回采工作面回采所形成的采空區(qū)之間留設有第二煤柱，所述第二煤柱與所述沿空巷 道的寬度之和小于X。，所述
[0018]
[0019] 其中，m為煤層采厚，單位m;A為側(cè)壓系數(shù)；物為煤層的內(nèi)摩擦角；C。為煤層界面 的內(nèi)聚力；k為應力集中系數(shù)；Y為巖層平均容重；H為巷道埋深；Pz為煤幫的支護阻力，單 位kN〇
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，其特征在于，在所述回采工作面回采的過程中， 當所述回采工作面回采至少T天后開始掘進所述沿空巷道，并且所述回采工作面的回采位 置超前于所述沿空巷道的掘進位置的距離至少為L1;
[0021 ]所述Q=TXv，所J
[0022] 其中，v為所述回采工作面的回采速度；E為基本頂巖梁的彈性模量；q為基本頂 巖梁的黏性模量；q z為巖梁上部的載荷；Lm為基本頂巖梁破斷距；R為碎脹巖石的抗壓強 度，單位N/ m2 ;h為采厚，單位m ;k。為冒落矸石的殘余碎脹系數(shù);m z為直接頂厚度，單位m。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的開采方法，優(yōu)選地，在所述接續(xù)工作面回采的過程中，所述沿空巷道 的掘進位置超前于所述接續(xù)工作面的推進位置的距離大于L 2，所述L2為接續(xù)工作面回采時 的超前采動影響距離；本領域技術(shù)人員可以理解，對于相鄰的兩個工作面，其超前采動影響 距離通常相當，因此，所述L2也可以為回采工作面回采時的超前采動影響距離，可通過對 回采工作面回采時的現(xiàn)場實測獲得。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的開采方法存在以下優(yōu)點：
[0025] 1、針對超長推進距離工作面采用雙巷掘進造成的煤炭損失大、巷道維護困難的問 題，本發(fā)明首先提出了超長推進距離工作面雙巷掘進的沿空順采技術(shù)，即在雙巷布置所留 設的煤柱中沿回采方向進行沿空掘巷，解決了沿空掘巷與超長推進距離工作面開采之間的 矛盾，將沿空掘巷技術(shù)應用于超長推進距離工作面的開采中，減少了由于需要采用雙巷布 置而導致的大量煤損以及解決了沿空掘巷需要跳采而造成孤島工作面的問題。
[0026] 2、采用本發(fā)明的開采方法，接續(xù)工作面上巷僅經(jīng)歷掘進與所述回采工作面的采動 影響，在接續(xù)工作面開采期間受采動影響段報廢，整體不受二次采動影響；而沿空巷道沿采 空區(qū)掘進，經(jīng)歷掘進與接續(xù)工作面的采動影響，因此沿空巷道和接續(xù)工作面上巷僅承受掘 進與一次采動的影響，從而使得巷道的維護更為簡單；同時原雙巷掘進的回采工作面下巷 和接續(xù)工作面上巷均未浪費，確保了超長巷道通風和輔助運輸。
【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)