[發明專利]厚煤層大采高沿空留巷方法

有效

• 申請號: 201510018346.9
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104632219B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 韓昌良;張農
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F15/04;E21F1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及沿空留巷技術領域，尤其是一種適應于井巷支護工程領域的厚煤層大采高沿空留巷方法。

背景技術

相對于傳統的留煤柱護巷方式，沿空留巷具有明顯的技術優勢，如提高采出率、減少巷道掘進率、促進瓦斯治理、消除應力集中、改善采煤工作面的作業環境等等。在非再生能源迅速減少的背景下，提高能源資源采出率的重要性越來越凸顯。而沿空留巷技術的顯著優勢之一即是通過減少遺留煤柱，大幅提高采區煤炭的采出率，減少資源浪費。目前該技術已在薄煤層和中厚煤層中得到廣泛應用。

然而在厚煤層開采中，沿空留巷技術尚未得到突破。其原因在于厚煤層大采高工作面開采后，留下較大的空間，因而頂板垮落的范圍廣、運動的幅度大、擾動的程度強，留設在采空區邊緣的沿空巷道難以在采動過程中保持穩定，很快就會出現片幫、冒頂甚至是斷面閉合的劇烈礦壓顯現。沿空留巷的核心技術是巷旁充填，在大采高條件下，巷旁墻體會發生縱向壓縮、橫向滑移甚至是歪斜等多種運動形態，若要既滿足充填墻體對頂板的支護作用，又保證充填墻體自身的穩定，就需要構筑尺寸較大的墻體。這又存在如下四個問題：(1)大尺度充填墻內外溫差較大，將產生較高的溫度應力，使其在硬化過程中就產生破壞，支撐效能低下；(2)充填工序繁瑣，占時較長，影響工作面的正常采煤作業；(3)用料過多，拌料過程中產生大量粉塵，使作業環境惡化；(4)設備、材料、人力投入較多，成本過高。有少數礦區曾嘗試對常規沿空留巷技術進行相應的強化后應用到厚煤層大采高工作面中，多因效果不佳而停止應用。

我國煤炭多屬煤層群賦存條件，一個煤層的開采必將會對其它煤層造成影響，尤其是采后遺留煤柱上下的集中應力，更是采掘空間安全的隱患，當采用沿空留巷技術時，遺留的巷旁墻體也會造成一定范圍的應力集中，對鄰近其它煤層的安全開采帶來極大干擾。

總之，厚煤層大采高工作面礦壓顯現劇烈，沿空留巷維護難度較大，目前尚沒有形成能夠適應于這種條件的沿空留巷方法，更無法消除巷旁墻體的應力集中問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足，提供一種厚煤層大采高沿空留巷方法。

技術方案：本發明的厚煤層大采高沿空留巷方法，包括如下步驟：

a.開采上區段采煤工作面之前，開掘上區段采煤工作面的運輸巷、軌道巷和切眼，以及下區段采煤工作面的下區段采煤工作面軌道巷和下區段采煤工作面切眼，構成上區段采煤工作面通風系統；

b.在上區段采煤工作面回采過程中，在靠近下區段采煤工作面的一側，緊跟上區段采煤工作面沿采空區的邊緣安置柔性模袋，向柔性膜袋內注入高水材料，砌筑一道內置通氣管路的充填墻體作為巷旁支撐墻體，形成沿空留巷，同時以同樣的方式在巷旁支撐墻體的采空區一側砌筑第二道充填墻體作為壓力緩沖墻體，巷旁支撐墻體與壓力緩沖墻體之間的間隔距離為L，間隔距離L為老頂周期來壓步距的0.5～0.8倍；

c.隨著上區段采煤工作面向前推進，并在其后方形成足夠的充填空間時，重復步驟b，直至上區段采煤工作面回采結束；

d.按照步驟a的方式，在開采下區段采煤工作面前，開掘新的下一區段采煤工作面的軌道巷和切眼，開采下區段采煤工作面時沿空留巷成為該工作面的運輸巷，構成下區段采煤工作面的通風系統，開采期間在下區段采煤工作面的下區段采煤工作面軌道巷中實施沿空留巷；

e.按照步驟b的方式，在下區段采煤工作面回采過程中，沿采空區的邊緣安置柔性模袋，并向柔性膜袋內注入高水材料，砌筑新的充填墻體，形成新的沿空留巷，同時將工作面后方的上區段巷旁支撐墻體以及壓力緩沖墻體表面的柔性膜袋去除；

f.下區段采煤工作面回采結束后，向上區段巷旁支撐墻體以及壓力緩沖墻體的通氣管路內泵送二氧化碳氣體，使其碳化分解，實現充填墻體的自消除；

g.周而復始，接續完成新的下一區段采煤工作面回采。

所述的上區段采煤工作面和下區段采煤工作面沿空留巷一側的采高與沿空留巷高度相等，沿空留巷一側采高的控制范圍S為充填體寬度的1.2～2.0倍。

所述的巷旁支撐墻體的高度與巷道高度相同，寬度為采高的0.5～1.5倍；所述的壓力緩沖墻體的高度與采高相同，寬度為采高的0.2～1.0倍。

所述的通風管包括通氣管，通氣管的前端為螺紋管，后端為可與前端配合的螺紋套管，通氣管上間隔套裝有多個交叉布置的通氣支管，通氣管和通氣支管的表面分別開有多個通氣孔。

有益效果：由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下優點：