[發明專利]一種厚煤層堅硬頂板長壁工作面無煤柱開采方法有效

申請號：	201210447815.5	申請日：	2012-11-09
公開（公告）號：	CN102966354A	公開（公告）日：	2013-03-13
發明（設計）人：	何滿潮;張國鋒;楊曉杰	申請（專利權）人：	中國礦業大學（北京）
主分類號：	E21C41/16	分類號：	E21C41/16
代理公司：	隆天國際知識產權代理有限公司 72003	代理人：	馮志云;呂俊清
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種煤層堅硬頂板工作面無煤柱開采方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種煤層的開采方法，尤其與煤層厚度超過3.5m堅硬頂板條件下的長壁工作面的煤層開采方法有關。

背景技術

目前，為了提高推進速度和高效生產，大采高綜采（大采高是指煤層開采厚度超過3.5m以上的煤層，綜采是煤礦綜合機械化采煤的簡稱，綜采是指煤礦井下裝備綜合機械化設備的回采工面，該工作面開采時的采煤設備為采煤機，工作面運輸設備為可彎曲刮板輸送機，工作面頂板支護采用液壓支架，順槽裝備帶式輸送機。大采高綜采就是在煤層厚度超過3.5m以上的煤層，采用綜采設備的工作面。）已經在我國取得大量的推廣和應用，并取得良好的經濟技術效益，但是在大采高綜采中，沿空巷道的維護技術嚴重滯后，影響大采高綜采的應用效果。由于厚煤層采高大，煤層開采后，采空區空間大，大采高引起的采場頂板覆巖活動范圍增高，在堅硬頂板條件下，懸頂面積過大，會帶來巨大的采場壓力。采場壓力大造成沿空巷道很難維護。目前對于厚煤層開采下沿空巷道的維護主要有兩種方法：一是采用留煤柱支撐采場懸露頂板，保護沿空巷道不被壓壞；二是采用沿空巷道旁邊充填或澆筑混凝土維護。但是兩種方法都不能很好解決和實現厚煤層長壁工作面堅硬頂板條件下的無煤柱開采。具體原因如下所述：

1、采用留煤柱維護沿空巷道時，留設煤柱過小，則煤柱難以支撐采場頂板壓力，起不到保護沿空巷道的作用，沿空巷道被壓壞，變形過大，不能使用；若留設煤柱過大，雖然可以支撐采場頂板壓力，但是會浪費大量煤炭資源無法回采，造成資源損失和浪費；并且留設煤柱會引起煤與瓦斯突出，沖擊礦壓等嚴重災害，造成設備損毀和人員的巨大傷亡，安全隱患巨大。因此，采用留煤柱維護沿空巷道的經濟性與安全性差。

2、采用巷旁充填維護沿空巷道時，由于厚煤層采高的加大造成采場頂板覆巖活動范圍增高，堅硬頂板難垮落，矸石較難充填采空區，形成的懸頂面積較大，采場垮落周期和垮落距離明顯較薄煤層大，進而導致采場頂板作用在巷旁充填支撐結構上的壓力增大，因此需要澆筑的材料要有很高的強度，目前能夠在井下實現機械化快速澆筑的工業材料，強度都較低，很容易被壓壞，而新研發的高水高強速凝材料，則成本巨大，且留巷工藝系統復雜，經濟效益和技術效益嚴重制約該項技術的應用和推廣，僅在極少數的幾個礦井中進行了試驗研究，并未進行推廣。因此，采用巷旁充填維護沿空巷道時，不但成本極高，而且具有很大的不確定性，安全性不高。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種沿空巷道穩定、變形小、實現無煤柱開采且成本低廉、安全性高的厚煤層堅硬頂板長壁工作面無煤柱開采方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種厚煤層堅硬頂板長壁工作面無煤柱開采方法，包括如下步驟：

（1）在煤層上挖掘兩個巷道作為首采面的上順槽巷道與下順槽巷道，所述上順槽巷道與下順槽巷道兩端分別通過另外兩巷道相互連通；

（2）在所述下順槽靠近開采面的側壁的正上方的頂板內挖掘出一與所述下順槽延伸方向相同的切頂巷；

（3）在所述切頂巷內設置第一切頂面與第二切頂面，所述第二切頂面與所述下順槽靠近開采面的側壁共面，所述第一切頂面與所述第二切頂面相交，所述第一切頂面中加工多個第一聚能爆破切頂孔，所述第二切頂面中加工多個第二聚能爆破切頂孔；

（4）加固所述下順槽的巷道的頂部；

（5）在所述開采面進行回采，直至形成采空區，并在所述下順槽靠近開采面的側壁上架設支撐防護層；

（6）沿所述第一聚能爆破切頂孔與第二聚能爆破切頂孔進行爆破，堅硬頂板沿所述第一切頂面與第二切頂面斷裂，充填采空區，原下順槽巷道位置自動形成巷道；

（7）以原下順槽巷道位置自動形成的巷道作為下一開采面的上順槽巷道，并挖掘相對該上順槽巷道的下順槽巷道，形成新的開采面；

（8）重復所述步驟（2）-（7），連續開采煤炭，直至該煤層開采完畢。