[發(fā)明專利]基于頂板下位關(guān)鍵層斷頂卸壓的深井小煤柱沿空留巷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011106611.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112377193B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊永杰;張楊;呂嘉錕;張?zhí)砹?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;F42D3/04;E21B7/04;E21D20/00;E21D21/02;E21F17/103
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本發(fā)明提供了一種基于頂板下位關(guān)鍵層斷頂卸壓的深井小煤柱沿空留巷方法，涉及煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，改善了深井沿空留巷中的通風(fēng)和支護(hù)。其步驟包括：確定頂板地質(zhì)條件，根據(jù)頂板地質(zhì)條件確定爆破參數(shù)，數(shù)值模擬不同厚度的下位關(guān)鍵層的斷頂卸壓效果，確定巷道的斷頂參數(shù)；然后在試驗巷道內(nèi)施工爆破，并在巷道內(nèi)的圍巖布置位移監(jiān)測站、錨桿和錨索受力監(jiān)測站；修正支護(hù)參數(shù)，在沿空留巷的巷道內(nèi)施工爆破，并按照修正后的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行支護(hù)。該方法在煤層頂板偏向?qū)嶓w煤的一側(cè)進(jìn)行爆破，在預(yù)裂煤層頂板的下位關(guān)鍵層，切斷了關(guān)鍵層的應(yīng)力傳遞，使作用在小煤柱和沿空留巷上的高應(yīng)力發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而改善巷道環(huán)境，有利于巷道的維護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種深井小煤柱沿空留巷的卸壓和支護(hù)方法。

背景技術(shù)

隨著煤礦淺部資源日趨枯竭，礦井開采深度逐年加大，煤層賦存條件越來越復(fù)雜，沖擊地壓、煤與瓦斯突出、高溫?zé)岷Φ葐栴}嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)，同時采掘接續(xù)緊張問題也日益凸顯，特別是對于老礦井及條件復(fù)雜礦井，嚴(yán)重制約礦井的安全高效生產(chǎn)。目前普遍采用的沿空掘巷布置方式，存在采掘接續(xù)緊張與高瓦斯礦井工作面串聯(lián)通風(fēng)的矛盾；采用寬煤柱護(hù)巷方式雖然可以解決上述問題，但這一方面會造成較大的煤炭損失，更重要的是在深井煤柱上必然形成高度應(yīng)力集中，極易誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害事故。

沿空留巷是采用一定技術(shù)手段將上一區(qū)段的回采巷道保留下來供下一區(qū)段使用，該技術(shù)具有減少巷道掘進(jìn)量、提高煤炭資源回收率、實現(xiàn)Y型通風(fēng)、降低工作面隅角瓦斯積聚等優(yōu)勢。但目前采用的不留煤柱的完全沿空留巷巷旁支護(hù)方式(木垛、密集支柱、矸石帶、混凝土切塊、膏體等)，由于深部礦山壓力大，所以現(xiàn)有的支護(hù)方式均不能有效解決深部厚煤層高瓦斯礦井通風(fēng)困難、采空區(qū)漏風(fēng)自然、支護(hù)困難等技術(shù)難題。另外切頂卸壓自動成巷無煤柱開采技術(shù)也已經(jīng)開始應(yīng)用，切頂卸壓自動成巷無煤柱開采技術(shù)通過頂板定向預(yù)裂切縫，強力支護(hù)回采巷道頂板，在采空區(qū)側(cè)頂板巖層礦山壓力作用下，頂板部分巖體沿預(yù)裂切縫切落，實現(xiàn)自動成巷和無煤柱開采。但切頂自成巷技術(shù)需對沿空留巷進(jìn)行超強支護(hù)，支護(hù)的難度大、成本高，并且巷旁擋矸系統(tǒng)難以阻隔有害氣體的滲入；此外切頂卸壓自成巷無煤柱開采技術(shù)受高地壓影響嚴(yán)重，所以在深部礦井開采中應(yīng)用較少。

因此，為了解決深部礦井開采中沿空留巷采掘接續(xù)與巷道通風(fēng)及巷道支護(hù)之間的矛盾，一方面不僅需要解決深井通風(fēng)困難問題，特別是對于高瓦斯礦井，同時還要保證小煤柱起到了隔離上工作面采空區(qū)有害氣體、水及矸石的作用；另一方面還需要解決采掘接續(xù)緊張難題，保證了礦井均衡高效生產(chǎn)。深井沿空留巷因本身地應(yīng)力高，加上受上工作面和本工作面兩次采動動壓影響，小煤柱和沿空留巷受到很高的支承壓力和采動作用影響，正常開采條件下留巷非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善深井沿空留巷中的通風(fēng)和支護(hù)條件，保證小煤柱的穩(wěn)定性，有效隔離上工作面的有害氣體，本發(fā)明提供了一種基于頂板下位關(guān)鍵層斷頂卸壓的深井小煤柱沿空留巷方法，具體的技術(shù)方案如下。

基于頂板下位關(guān)鍵層斷頂卸壓的深井小煤柱沿空留巷方法，步驟包括：

A.確定煤層頂板的地質(zhì)條件；

B.根據(jù)煤層頂板地質(zhì)條件確定爆破的斷頂參數(shù)，所述爆破的斷頂參數(shù)包括下位關(guān)鍵層斷頂?shù)奈恢煤秃穸龋?/p>

C.數(shù)值模擬斷頂厚度與斷頂卸壓后圍巖變形量和巷道圍巖應(yīng)力之間的關(guān)系；

D.根據(jù)圍巖變形量和巷道應(yīng)力分布確定巷道的斷頂參數(shù)；

E.按照斷頂參數(shù)在試驗巷道內(nèi)施工爆破，并在試驗巷道內(nèi)的圍巖布置位移監(jiān)測站、錨桿和錨索受力監(jiān)測站；

F.根據(jù)試驗巷道表面位移曲線、錨桿受力監(jiān)測曲線和錨索受力監(jiān)測曲線修正支護(hù)參數(shù)；

G.在沿空留巷的巷道內(nèi)施工爆破斷頂，并按照修正后的支護(hù)參數(shù)對沿空留巷的巷道進(jìn)行支護(hù)。

優(yōu)選的是，頂板的地質(zhì)條件包括頂板巖性和頂板厚度，所述下位關(guān)鍵層傳遞來自上覆巖層的應(yīng)力。