[發明專利]急傾斜煤層沿空留巷矸石治理方法

有效

• 申請號: 201610052586.5
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105715297B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 寧建國;李學慧;王俊;卜騰騰;王軍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F15/00
• 分類號: E21F15/00;E21F15/04;E21D21/00;E21D20/00;E21C41/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 段毅凡

技術領域

本發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

目前，在薄及中厚緩傾斜煤層采煤工作面開采中，沿空留巷技術已相當成熟，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”是上區段采煤工作面開采后，在采空區邊緣鋪設一定寬度的充填材料，使本區段運輸平巷保留下來為下一區段采煤工作面繼續使用。充填材料一般采用膏體充填體。“沿空留巷”是煤礦實現無煤柱開采的一項重大技術改革，不僅可提高煤炭資源采出率、延長礦井服務年限、減少巷道掘進量、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害方面也具有巨大的優越性。在上述充填材料中，有不少是利用井下矸石作為充填材料。

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，頂板易在采空區大面積冒落，冒落矸石在重力作用下易向巷道(沿空留巷側)滑落，沖擊巷旁膏體充填體，致使巷旁支護體穩定性降低，同時，在急傾斜煤層采煤工作面進行沿空留巷施工時冒落矸石向巷道滑移，給施工帶來危險。

發明內容

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，既能實現對沿空留巷的頂板巖層支撐，又能實現對采空區矸石的攔截，抵抗采空區矸石較大的沖擊力。

為達到上述目的，本發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：

第一步，按照傳統的沿空留巷的設計方法，設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期間，對破碎頂板用錨索、錨桿進行聯合支護，按照傳統方法正常采煤；

第二步，隨著采煤工作面的推進，在設計的沿空留巷位置利用單體液壓支柱進行超前支護，待采煤工作面端頭支架前移后，撤回超前支護的單體液壓支柱，在設計的膏體充填體的寬度內，按照傳統方法進行臨時支護和挑底，設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全斷面懸掛金屬網，金屬網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構；

第三步，隨著采煤工作面繼續推進，直接頂巖層在采空區自然冒落，冒落矸石沿著底板自溜，并被擋矸屏障結構擋住；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布置適當的注漿錨桿，對矸石堆進行注漿加固，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，構成第一道墻體防滑移結構，

第五步，待第一道墻體防滑移結構穩定后，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，按照傳統的膏體充填體施工方法和設計充填體寬度，構筑膏體充填體；同時對留巷的另一側巷壁用傳統支護方法進行滯后支護；

第六步，待膏體充填體強度穩定后，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，構成第二道充填體防滑移結構；

第七步，工作面邊推進，邊進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。

本發明有如下積極效果：

1、針對急傾斜煤層破碎頂板在采空區易冒落、矸石易滑落涌入巷道的特點，首先懸掛金屬網，組成擋矸屏障結構，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構，對采空區滑落矸石起到很好的阻擋作用，緩解矸石對以后構筑的膏體充填體的沖擊破壞，保持膏體充填體的完整性；構筑的第二道充填體防滑移結構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向圍壓，增加膏體充填體墻的極限破壞強度，增大巷旁支護阻力。

2、利用滑落矸石注漿并結合膏體充填進行沿空留巷的方法，既兼顧了矸石注漿加固與膏體充填的優勢，又利用了采空區自溜矸石和注漿形成一定寬度的充填墻體，減少了采空區矸石涌入回采巷道造成安全事故的機率，后期膏體充填墻再補足整個巷旁支護體的寬度，能夠提供較高的支護巷旁阻力。

總之，本發明實現了對冒落矸石的利用，減少了傾斜破碎頂板采空區自溜矸石對回采巷道的涌入機率，并且實現了對傾斜煤層巷旁充填體因重力向巷內滑移的控制，改善了采煤工作面采掘關系。

附圖說明

圖1是本發明中沿空留巷施工布局平面示意圖；

圖2是圖1中C-C剖面示意圖；