易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法技术

本申请涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其包括以下步骤：在顶板补打恒阻锚索进行加强支护；对采空区侧巷道顶板定向预裂爆破切缝；在临时支护区架设单体液压支柱；在回采工作面后方紧靠采空区侧布置挡矸支柱，并在挡矸支柱靠近采空区的一侧固定第一金属网；在第一金属网靠近采空区的一侧铺设柔模袋，在柔模袋靠近采空区的一侧铺设第二金属网，柔模袋伴随工作面的采煤支架的前移同步向前铺设；向柔模袋内灌注速凝弹性材料。采用预裂切缝技术配合恒阻锚索支护来减弱顶板应力传递，增大巷道抗动压能力；将能够发生较大变形的速凝弹性材料与挡矸结构相结合，来实现让压变形的同时保证采空区良好封闭效果。

【技术实现步骤摘要】
易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法
本申请涉及煤矿开采
，尤其涉及一种易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法。
技术介绍
沿空留巷是指在工作面回采后，不留设护巷煤柱，采用一定手段沿采空区边缘将上一区段工作面上顺槽维护保留，作为下一区段工作面回采的下顺槽，从而实现无煤柱开采的技术。由于取消了区段煤柱，导致采空区与巷道相互连通，由此将引发诸如漏风、空区有害气体溢出等一系列问题。尤其是对于易自燃煤层，在巷道内新鲜风流的作用下极易造成发生自燃，从而严重威胁矿井的安全生产。当前的沿空留巷技术中，实现采空区隔离的技术方案有以下几种形式：1、采用巷旁充填或者构筑密闭混凝土墙来隔离空区，同时维护巷道稳定保证留巷效果。然而巷旁充填结构容易导致顶板压力集中作用于充填结构上，导致充填结构变形破坏；而且传统密闭混凝土墙不具备抗变形能力，抗动压能力较弱，在采空区动压影响下容易变形开裂，产生裂隙从而使得采空区与巷道连通。对于易自燃煤层，一旦巷旁充填结构或密闭墙发生变形破坏，将导致空区与巷道连通，引煤层自燃发火、有害气体溢出等灾害，严重地威胁着井下工作人员的生命财产安全。因此现有沿空留巷技术并不能满足易自燃煤层条件下的安全开采。2、通过架设挡矸护帮结构，然后通过喷浆或铺设柔性布的方式来实现隔离空区的目的。留巷过程中多采用喷涂化学材料来封闭空区，或者虽然形成的化学喷层具有一定的变形能力，但是变形能力较弱，在强动压扰动作用下仍然会发生变形开裂，从而失去空区封闭功能。柔性布虽有一定密闭效果，但抗冲击能力太差，在采空区动压影响下极易损坏，因此该技术不能满足易自燃煤层留巷过程中的空区封闭要求，易造成较大的安全隐患，因此该方式常用于工作面后稳定区矸石帮的喷浆密封，对于变形较大的动压承载区则难以应用。3.针对一类级别的易自燃煤层，一些现有技术中采用具有抗变形能力的墙体来实现隔离空区并实现支护目的，例如通过充填高水材料成型，固结后达到一定强度后形成较厚的墙体结构进行支护，该类墙体虽然具有一定的卸荷缓冲作用，但由于其强度较低，只能适应较小的变形，无法适应较大的动压来袭。在现有的部分易自燃煤层中，其自燃防火期在一个月甚至低于一个月，需要及时封闭采空区，无法等到采空区内形成稳定区后再进行封闭，在采后的动压承载区及时进行采空区的封闭。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案。本申请提供了一种易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其包括以下步骤：在留巷段的顶板补打恒阻锚索进行加强支护；对采空区侧巷道顶板定向预裂爆破切缝；在临时支护区架设单体液压支柱；在回采工作面后方紧靠采空区侧布置挡矸支柱，并在所述挡矸支柱靠近所述采空区的一侧固定第一金属网；在所述第一金属网靠近所述采空区的一侧铺设柔模袋，在所述柔模袋靠近所述采空区的一侧铺设第二金属网；所述柔模袋伴随工作面的采煤支架的前移同步向前铺设；向铺设好的所述柔模袋内灌注速凝弹性材料。进一步的，所述速凝弹性材料在柔模袋内凝固后的厚度范围为10-150mm。进一步的，所述速凝弹性材料选自高水充填材料、发泡胶和速凝橡胶。进一步的，所述第二金属网和所述柔模袋的高度超出巷道高度800-1200mm，超出部分均向采空区上方延伸，所述第一金属网的高度与巷道高度相同，所述第一金属网、第二金属网和挡矸支柱形成稳定的整体结构。进一步的，沿巷道走向方向上采用多个柔模袋依次搭接的方式延伸，相邻两柔模袋的搭接宽度为150-250mm。进一步的，所述挡矸支柱包括可缩性搭接的上下两节U型钢，两节U型钢采用两副卡兰连接，所述U型钢沿巷道走向间隔500mm布置，埋入底板不小于200mm。进一步的，所述速凝弹性材料通过柔模袋上预留的注浆孔灌注进柔模袋中，柔模袋的角落和边缘采用手动挤压方式辅助速凝弹性材料流动，使得灌注完成后速凝弹性材料均匀的填充在所述柔模袋中。进一步的，在留巷段的顶板补打恒阻锚索进行加强支护步骤中，当巷道净宽度大于4.2m时，设计2～3排恒阻锚索，排距为1.0～1.5m，靠近切缝侧一列恒阻锚索用W钢带连接。进一步的，在对采空区侧巷道顶板定向预裂爆破切缝步骤中，切缝孔直径为46～48mm，切缝孔距离巷帮的距离不大于200mm，切缝孔间距为450～650mm。进一步的，在临时支护区架设单体液压支柱步骤中，当巷道宽度小于4m时，单体液压支柱布置2～3列；当巷道宽度不小于4m时，单体液压支柱布置3～4列；单体液压支柱间距为600～1000mm，排距为600～800mm，每排单体架设一根顶梁。本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：采用定向预裂爆破切缝技术配合恒阻锚索支护来减弱顶板应力传递，增大巷道抗动压能力；将能够发生较大变形的速凝弹性材料与挡矸结构相结合，来实现让压变形的同时保证采空区良好封闭效果的目的，可以及时对动压承载区部分的采空区进行封闭。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的让压挡矸护帮结构示意图；图2是本申请提供的恒阻锚索及切缝孔布置；图3是本申请U型钢、金属网及柔模铺设完成效果图；图4是本申请最终留巷效果图。图中：1、恒阻锚索；2、挡矸支柱；3、第一金属网；4、柔模袋；5、第二金属网；6、卡兰；7、切缝孔；8、连接杆。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，包括以下步骤：在留巷段的顶板补打恒阻锚索(1)进行加强支护；对采空区侧巷道顶板定向预裂爆破切缝；在临时支护区架设单体液压支柱；在回采工作面后方紧靠采空区侧布置挡矸支柱(2)，并在所述挡矸支柱(2)靠近所述采空区的一侧固定第一金属网(3)，在所述第一金属网(3)靠近所述采空区的一侧铺设柔模袋(4)，在所述柔模袋(4)靠近所述采空区的一侧铺设第二金属网(5)，所述柔模袋(4)伴随工作面的采煤支架的前移同步向前铺设；向铺设好的所述柔模袋(4)内灌注速凝弹性材料。

【技术特征摘要】
1.一种易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，包括以下步骤：在留巷段的顶板补打恒阻锚索(1)进行加强支护；对采空区侧巷道顶板定向预裂爆破切缝；在临时支护区架设单体液压支柱；在回采工作面后方紧靠采空区侧布置挡矸支柱(2)，并在所述挡矸支柱(2)靠近所述采空区的一侧固定第一金属网(3)，在所述第一金属网(3)靠近所述采空区的一侧铺设柔模袋(4)，在所述柔模袋(4)靠近所述采空区的一侧铺设第二金属网(5)，所述柔模袋(4)伴随工作面的采煤支架的前移同步向前铺设；向铺设好的所述柔模袋(4)内灌注速凝弹性材料。2.根据权利要求1所述的易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，所述速凝弹性材料在柔模袋内凝固后的厚度范围为10-150mm。3.根据权利要求1所述的易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，所述速凝弹性材料选自高水充填材料、发泡胶和速凝橡胶。4.根据权利要求1所述的易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，所述第二金属网(5)和所述柔模袋(4)的高度超出巷道高度800-1200mm，超出部分均向采空区上方延伸，所述第一金属网(3)的高度与巷道高度相同，所述第一金属网(3)、第二金属网(5)和挡矸支柱(2)形成稳定的整体结构。5.根据权利要求1所述的易自燃煤层切顶自成巷无煤柱开采方法，其特征在于，沿巷道走向方向上采用多个柔模袋(4)依次搭接的方式延伸，相邻两柔模袋(4)的搭接宽度为150-250mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炯，何满潮，于光远，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11