一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法技术

本发明专利技术涉及煤炭开采领域，具体是一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法。包括以下步骤：第一步：采用错层位巷道布置方法，在相邻区段的同一层煤层中，将连接回采工作面两端的进风巷与回风巷分别布置在特厚煤层的不同层位，进风巷沿顶板，回风巷沿底板；第二步：将接续工作面的回风巷以内错式的方式布置在已开采区段下部采空区边缘下方，形成巷顶沿空掘巷，通过调整内错距离；第三步：具体设计锚杆或锚索支护方案。本发明专利技术降低了支护成本，提高了成巷速率，矿井安全得到保障，有利于高产高效。

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法
本专利技术涉及煤炭开采领域，具体是一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法。
技术介绍
我国习惯上把厚度大于8m的煤层称为特厚煤层。除神东矿区少数几个千万吨级特大型矿井大采高工作面可以达到8m外，我国特厚煤层开采普遍采用放顶煤开采方法。但传统放顶煤开采存在丢煤较多、留煤柱回收率低等特点，以及存在防治火灾、瓦斯排放、粉尘治理比较严重的问题，工作面面两端的顺槽沿底板同一层位布置，受区段煤柱影响，工作面端头支护和下区段巷道维护困难。对于倾斜煤层，还存在采煤设备稳定性问题，工作面采煤机，刮板输送机易下滑，液压支架易发生倾倒，刮板输送机与转载机搭接远，中间的三角煤割不透，严重影响工作面的安全高效生产。如图1所示，倾斜特厚煤层错层位内错式巷道布置方法，把区段进风巷和回风巷道分别布置在不同层位，由于进风巷处于已采工作面采空区边缘下方，故称之为“巷顶沿空掘巷”。可以看出，工作面下端起坡变平段保证了整个工作面设备的稳定性；两个相邻工作面之间取消了常规的矩形煤柱护巷，紧邻工作面对应的进风巷与回风巷之间形成內错式的搭接结构，相邻下区段工作面回风巷处于卸压区，围压小，巷道维护容易，并提高了回采率，尽管错层位在很大程度上解决了倾斜厚煤层开采的诸多难题，但长期以来，错层位开采采用三段式回采工艺，采空区边缘下方的巷顶沿空掘巷经验式地采用“架棚+背板+金属网”为主的被动支护方式，其次，若巷顶沿空掘巷完全沿空，则只能采用三段式回采工艺，即，上区段工作面弯曲段铺网、灌浆，下区段巷顶沿空掘巷及附近在假顶下作业，采用架棚支护，成本高、操作复杂、工人劳动强度大，大幅降低了成巷速率，同时采空区威胁较大，如图2所示。已有研究表明，倾斜错层位工作面变平段的塑性区发育范围很小，巷顶沿空掘巷围岩存在大量的未破坏的岩体，为锚杆（索）支护创造了条件。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法。本专利技术采取以下技术方案：一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法，包括以下步骤：第一步：采用错层位巷道布置方法，在相邻区段的同一层煤层中，将连接回采工作面两端的进风巷与回风巷分别布置在特厚煤层的不同层位，进风巷沿顶板，回风巷沿底板；第二步：将接续工作面的回风巷以内错式的方式布置在已开采区段下部采空区边缘下方，形成巷顶沿空掘巷，通过调整内错距离，使巷顶沿空掘巷留出足够厚度的顶煤，至少大于锚杆或锚索长度，以设计锚杆或锚索支护，满锚杆或锚索有足够的着力点；第三步：具体设计锚杆或锚索支护方案，若布置在变平段正下方，由于顶煤厚度随变平段弧度变化，因此顶锚杆沿断面横向长度不同，右侧顶煤较厚，则采用较长的锚杆，左侧则采用较短的锚杆，由于两帮岩性不同，左侧为煤，强度较低，右侧为上部煤和下部岩石组成的混合帮强度较高，因此左侧采用四根玻璃钢锚杆，便于采煤机割断，右侧则少一根，为三根螺纹钢锚杆。顶煤厚度更大的情况下，则可以采用锚索支护，其他与布置在变平段正下方的支护情况相同。与现有技术相比，本专利技术提供的倾斜特厚煤层错层位内错式布置工作面巷顶沿空掘巷非对称锚杆（索）支护技术根据具体条件进行设计，因地制宜，避免了盲目和全权经验式。可改变目前错层位巷道布置经验式采用三段式回采工艺的现状，通过留设足够厚度的顶煤设计锚杆（索）支护方案，可解决当前错层位三段式回采工艺中上区段工作面弯曲段铺网、灌浆，下区段巷顶沿空掘巷及附近在假顶下作业，采用架棚支护，成本高、操作复杂、工人劳动强度大，成巷速率低以及采空区威胁较大等问题，降低了支护成本，提高了成巷速率，矿井安全得到保障，有利于高产高效。附图说明图1为倾斜厚煤层内错式布置示意图；图2为巷顶完全沿空巷道示意图；图3为巷顶在变平段正下方示意图；图4为巷顶在变平段下方边界内侧示意图；图5为图3中巷顶沿空掘巷支护示意图；图6为图4中巷顶沿空掘巷支护示意图；图7为错层位巷道布置首采工作面回采工艺示意图；图8为错层位巷道布置接续工作面回采工艺示意图。具体实施方式下面以本专利技术所述技术结合附图详细说明具体实施方式。第一步：根据特厚煤层赋存地质特点，采用错层位巷道布置方法，在相邻区段的同一层煤层中，将连接回采工作面两端的进风巷与回风巷分别布置在特厚煤层的不同层位，进风巷沿顶板，回风巷沿底板。第二步：根据煤层厚度和倾角，将接续工作面的回风巷以内错式的方式布置在已开采区段下部采空区边缘下方，形成巷顶沿空掘巷。调整内错距离，使巷顶沿空掘巷留出足够厚度的顶煤（至少大于锚杆（索）长度），以设计锚杆(索)支护，满足锚杆(索)有足够的着力点，如采用图3所示的将巷顶沿空掘巷布置在变平段正下方，或再增大顶煤厚度，将巷道沿底板层面斜向下移动。第三步：根据顶煤厚度及两帮煤岩体岩性，具体设计锚杆(索)支护方案，对于图5，右侧顶煤较厚，则采用较长2.4m的锚杆，左侧则采用2.2m较短的锚杆，左侧煤帮采用四根玻璃工锚杆(便于采煤机割断)，右侧采用三根螺纹钢锚杆。图6情况，由于顶煤厚度足够大，则可以中间采用锚杆支护，其他与图5情况类似。错层位巷道布置采全厚采煤方法基于厚煤层整层开采的条件，但是与传统的沿煤层底板综合机械化放顶煤以及大采高开采技术又存在着本质上的区别，因此其工艺方式不同于以往厚煤层整层回采情况。错层位巷道布置首采工作面中，即图7中的a段，可采用传统的放顶煤回采工艺，b段需要为布置接续工作面相邻巷道做准备，因此在接续工作面相邻巷道以及端头支架上方需要形成人工假顶，因此本工作面回采期间要在b段进行铺网以及实施灌浆等形成人工假顶的工艺要求，铺网要求沿顶巷道右帮处实现一定的搭接，确保接续工作面回采期间不会出现采空区的漏矸情况。图8所示接续工作面回采示意图。由于本工作面的沿底巷道布置在上一工作面采空区下方，并且在上一工作面开采时，在巷道及端头支架上方已经实施了铺网工艺，因此接续工作面的c段属于网下回采工艺段，且c段巷道需采用架棚支护。图中的d段依然为放顶煤回采工艺段，图中的e段仍然需要实施铺网从而为下一工作面做准备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：采用错层位巷道布置方法，在相邻区段的同一层煤层中，将连接回采工作面两端的进风巷与回风巷分别布置在特厚煤层的不同层位，进风巷沿顶板，回风巷沿底板；第二步：将接续工作面的回风巷以内错式的方式布置在已开采区段下部采空区边缘下方，形成巷顶沿空掘巷，通过调整内错距离，使巷顶沿空掘巷留出足够厚度的顶煤，至少大于锚杆或锚索长度，以设计锚杆或锚索支护，满锚杆或锚索有足够的着力点；第三步：具体设计锚杆或锚索支护方案，若布置在变平段正下方，由于顶煤厚度随变平段弧度变化，因此顶锚杆沿断面横向长度不同，右侧顶煤较厚，则采用较长的锚杆，左侧则采用较短的锚杆，由于两帮岩性不同，左侧为煤，强度较低，右侧为上部煤和下部岩石组成的混合帮强度较高，因此左侧采用四根玻璃钢锚杆，便于采煤机割断，右侧则少一根，为三根螺纹钢锚杆，顶煤厚度更大的情况下，则可以采用锚索支护，其他与布置在变平段正下方的支护情况相同。

【技术特征摘要】
1.一种倾斜特厚煤层巷顶沿空掘巷非对称锚秆支护方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：采用错层位巷道布置方法，在相邻区段的同一层煤层中，将连接回采工作面两端的进风巷与回风巷分别布置在特厚煤层的不同层位，进风巷沿顶板，回风巷沿底板；第二步：将接续工作面的回风巷以内错式的方式布置在已开采区段下部采空区边缘下方，形成巷顶沿空掘巷，通过调整内错距离，使巷顶沿空掘巷留出足够厚度的顶煤，至少大于锚杆或锚索长度，以设计锚杆或锚索支护，满锚杆或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋飞，冯国瑞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14