一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法技术

一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，涉及采矿工程技术领域，解决了无煤柱开采中巷道维护以及煤柱区域应力集中的问题；步骤包括：回采巷道掘进阶段在掘进迎头的后方分段布置充填墙体，充填墙体各个分段之间留设有联络巷，另外充填墙体与上区段工作面的距离小于充填墙体与下区段工作面的距离；随着上区段工作面的回采，对联络巷进行封堵，在上区段回采工作面前方完成分段间的联络巷的封堵，同时在上区段回采工作面前方进行预裂切缝；上区段工作面完成回采，联络巷封堵完成，充填墙体各分段之间的联络巷全部封堵，进行下区段工作面的回采。该方法中充填墙体分隔巷道，并设置联络巷改善了巷道维护，另外还具有安全高效开采的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法
本专利技术涉及采矿工程
，尤其是一种大断面巷道内，通过预筑充填墙体实现的无煤柱智能开采方法。
技术介绍
煤炭在一次性能源消费结构中所占比重较大，实现煤炭高效集约化生产，提高煤炭回收率，是本领域研究的重点问题。现有的采煤工作面年推进总长度可达几百万米，传统的设计方法通常是在相邻工作面之间留设20-30m的保护煤柱，留设煤柱造成的煤炭资源损失较大，尤其是厚煤层开采中，煤炭资源损失更大。一般情况下，用煤柱维护区段巷道的煤炭损失量一般要占全矿煤损总量的40％左右，居矿井煤炭损失的首位；区段巷道的开掘、准备和维修费用要占全矿开发，谁备和维修费用总和的50％左右。随着现代化矿井开采逐渐加大了对综采技术的投入力度，提升了综采工作面机械化程度，致使工作面开采强度和开采数量大幅度增加，煤矿工作面采掘比一般维持在1：3.1左右，采掘比例失调，综掘的发展远滞后于综采。为了满足通风、运输和转载等大型设备的安装和运转，必须加大对大断面巷道的开掘力度，采掘失调问题又成为了制约矿井正常接续的屏障，严重阻碍矿井发展。另外，深部开采导致矿井的地温升高，有毒有害气体含量增大，所以必须加大回采巷道断面来确保工作面的通风量。显然大断面的回采巷道是安全高效开采的需要。为了发展无煤柱技术、实现无煤柱护巷，对提高矿井煤炭回采率，降低巷道掘进率和吨煤的开发准备费用，消除由于煤柱上下区域应力集中而产生的冲击地压等动力灾害，并保证回采工作面安全、高效开采。
技术实现思路
r>为了解决无煤柱开采中巷道维护以及煤柱区域应力集中的问题，实现无煤柱开采，减少区段煤柱损失，降低巷道掘进率和施工成本，提高矿井煤炭回采率，本专利技术提供了一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，具体的技术方案如下。一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，步骤包括：A.掘进回采巷道，回采巷道掘进阶段在掘进迎头的后方分段布置充填墙体，充填墙体各个分段之间留设有联络巷，另外充填墙体与上区段工作面的距离小于充填墙体与下区段工作面的距离；B.上区段工作面回采，随着上区段工作面的回采，对上区段回采工作面前方完成分段间的联络巷依次进行封堵，同时在上区段回采工作面前方进行预裂切缝；C.下区段工作面的回采，上区段工作面完成回采并且联络巷封堵完成，下区段的回采巷道完成掘进，完成下区段工作面的准备，进行下区段工作面的回采；重复回采巷道掘进和工作面回采完成采区的无煤柱开采。优选的是，充填墙体和下区段工作面之间的巷道空间全周期服务于上区段工作面以及下区段工作面。优选的是，联络巷的宽度以及充填墙体分段的长度，根据回采巷道高度、回采巷道支护条件、煤层厚度和工作面来压步距确定。进一步优选的是，上区段工作面前方预裂切缝的距离根据直接顶厚度、顶板岩性和周期来压确定。进一步优选的是，充填墙体的底部和巷道底板固定，充填墙体的顶部和巷道顶板固定。进一步优选的是，上区段回采工作面前方的预裂切缝倾角具体是，沿充填墙体上边缘向上区段工作面顶板割缝，割缝角大于60°；所述上区段回采工作面前方的预裂切缝深度具体是从回采巷道至基本顶。进一步优选的是，步骤A至步骤C中回采巷道掘进、充填墙体的构筑、上区段工作面回采、预裂切缝、联络巷的封堵和下区段工作面的回采施工采用自动化控制，步骤A至步骤C应用于智能矿井开采中。一种临近煤层的大断面巷道内预筑充填墙体的无煤柱开采方法，利用上述的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法进行上煤层的开采后，再进行下煤层的开采。还进一步优选的是，充填墙体使用膏体充填、矸石充填或砌筑墙体构建而成。还进一步优选的是，在瓦斯矿井、冲击地压危险矿井或煤层群开采中使用大断面巷道内预筑充填墙体的无煤柱开采方法。本专利技术提供的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法有益效果包括：(1)无煤柱开采的方法能够更有效的开发煤炭资源，提高回采率，通过在大断面巷道内预筑充填墙体实现无煤柱开采，并且不再需要设置区段煤柱，大大节约了煤炭资源，延长了矿井的使用年限。(2)通过在大断面巷道内分段式构筑充填墙体，可以使部分巷道空间服务于上区段工作面和下区段工作面，提升了巷道的使用效率，缓解了采掘接替矛盾，同时还大大降低了开采成本，有助于提升矿井的经济效益。(3)该方法中充填墙体的构筑方式更加灵活，方便了巷道的维护，由于回采巷道受到工作面采动的影响，所以围岩所受应力较大，会产生较大的变形，造成巷道维护困难，巷道内预筑充填墙体减小了巷道的维护量，并且通过合理划分充填体两侧巷道的宽度可以实现对巷道的充分利用，并且还能减小巷道的变形量。(4)将大断面巷道内预筑充填墙体的无煤柱开采方法应用于上下层临近的煤层开采中，从而可以避免煤柱应力集中造成的冲击地压灾害，实现对煤层的充分卸压，提高了煤层的透气性，煤层群开采条件下有利于临近煤层瓦斯流出，降低煤岩动力载荷的危险。另外该方法对提高工作面安全性，保证高效开采具有重要的意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是回采巷道掘进示意图；图2是图1中的Ⅰ-Ⅰ剖面示意图；图3是图1中的Ⅱ-Ⅱ剖面示意图；图4是上区段工作面回采示意图；图5是下区段工作面回采示意图；图6是图4中的Ⅲ-Ⅲ剖面示意；图7是图4中的Ⅳ-Ⅳ剖面示意；图8是上临近煤层的无煤柱开采方法；图中：1-掘进迎头；2-联络巷；3-充填墙体；4-回采巷道；5-上区段工作面；6-下区段工作面；7-上区段工作面采空区；8-下区段工作面采空区；9-预裂切缝；10-采空区。A-充填墙体与掘进迎头间距；B-充填墙体区段的宽度；C-联络巷的宽度；D-回采巷道宽度；E-下区段工作面与充填墙体的间距；F-上区段工作面与充填墙体的间距。具体实施方式结合图1至图8所示，对本专利技术提供的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法的具体实施方式进行说明。在本申请的描述中，需要说明的是技术术语中使用的“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。图1至图3示出了回采巷道掘进的空间及位置关系，具体包括掘进迎头1、联络巷2、充填墙体3、回采巷道4、上区段工作面5、6下区段工作面之间的位置关系，其中充填墙体3与掘进迎头1之间的距离为A，该距离根据实际的施工条件和巷道条件具体确定，充填墙体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，其特征在于，步骤包括：/nA.掘进回采巷道，回采巷道掘进阶段在掘进迎头的后方分段布置充填墙体，充填墙体各个分段之间留设有联络巷，另外充填墙体与上区段工作面的距离小于充填墙体与下区段工作面的距离；/nB.上区段工作面回采，随着上区段工作面的回采，对上区段回采工作面前方完成分段间的联络巷依次进行封堵，同时在上区段回采工作面前方进行预裂切缝；/nC.下区段工作面的回采，上区段工作面完成回采并且联络巷封堵完成，下区段的回采巷道完成掘进，完成下区段工作面的准备，进行下区段工作面的回采；/n重复回采巷道掘进和工作面回采完成采区的无煤柱开采。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，其特征在于，步骤包括：
A.掘进回采巷道，回采巷道掘进阶段在掘进迎头的后方分段布置充填墙体，充填墙体各个分段之间留设有联络巷，另外充填墙体与上区段工作面的距离小于充填墙体与下区段工作面的距离；
B.上区段工作面回采，随着上区段工作面的回采，对上区段回采工作面前方完成分段间的联络巷依次进行封堵，同时在上区段回采工作面前方进行预裂切缝；
C.下区段工作面的回采，上区段工作面完成回采并且联络巷封堵完成，下区段的回采巷道完成掘进，完成下区段工作面的准备，进行下区段工作面的回采；
重复回采巷道掘进和工作面回采完成采区的无煤柱开采。


2.根据权利要求1所述的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，其特征在于，所述充填墙体和下区段工作面之间的巷道空间全周期服务于上区段工作面以及下区段工作面。


3.根据权利要求1所述的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，其特征在于，所述联络巷的宽度以及充填墙体分段的长度，根据回采巷道高度、回采巷道支护条件、煤层厚度和工作面来压步距确定。


4.根据权利要求1所述的一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，其特征在于，所述上区段工作面前方预裂切缝的距离具体根据直接顶厚度、顶板岩性和周期来压确定。


5.根据权利要求1所述的一种基于智能开采...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚强岭，回新冬，夏泽，山长昊，郑闯凯，姚文博，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32