一种煤矿综采工作面顶板治理方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿综采工作面顶板治理方法，包括以下步骤：S1、实施面内深孔预裂爆破卸压；S2、实施沿空巷道预裂爆破切顶；S3、两巷顺层孔注水；S4、浅部顶板注浆加固；S5、引进自动补压系统；S6、实施人工挑顶确保支架及时跟顶；S7、施工中空注浆锚索超前管理顶板及施工超前掩护硐室；S8、固帮。本发明专利技术通过面内深孔预裂爆破减小了周期来压步距及来压强度；实施沿空巷道预裂爆破卸压试验，有效解决运顺超前支护段行人空间不足、端头支架、转载机拉移困难等难题；自动补压系统具备支架工况在线监测及持续保压功能，最大程度发挥支架支撑能力；中空注浆锚索有效控制了架棚范围前方浅部易离层顶板。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿综采工作面顶板治理方法
本专利技术涉及煤矿安全生产
，具体为一种煤矿综采工作面顶板治理方法。
技术介绍
煤矿井下装备综合机械化设备的回采工作面为综采工作面。条件是采煤设备为采煤机，工作面运输设备为可弯曲刮板输送机，工作面顶板支护采用液压支架，顺槽装备带式输送机。某煤矿已成功开采1413A及1611A两个工作面，但是在1415A、1412A工作面回采过程中，遇到顶板治理难题，包括煤壁松软易片帮、顶板层理发育易掉顶、顶板起伏变化大、采高控制难、支架结构适应性差和采动与沿空动压叠加等问题。顶板治理难题严重影响工作面推进度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决煤矿工作面顶板治理难题严重影响工作面推进度的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种煤矿综采工作面顶板治理方法，包括以下步骤：S1、实施面内深孔预裂爆破卸压：在工作面运顺沿空侧实施采空区探查孔及地面防火钻孔，获得煤采空区“三带”规律；在工作面的两巷实施深孔预裂爆破，缩短砂岩直覆顶板周期来压步距，探索获得轨顺爆破参数；S2、实施沿空巷道预裂爆破切顶：采用沿空侧切顶卸压，确定最优沿空切顶方式；S3、两巷顺层孔注水；在两巷超前工作面60m范围进行顺层钻孔采用静压注水，改良煤体强度，每个注水孔需配置截止阀和流速流量计；S4、浅部顶板注浆加固；对工作面下部顶板进行超前注安尔特水泥浆加固，通过注安尔特水泥浆加固冒落带范围顶板，局部煤壁片帮地段采用注高分子化学材料加固；<br>S5、对工作面支架电液控系统进行改造升级，增加旁路增压和自动补液系统；S6、实施人工挑顶确保支架及时跟顶；S7、施工中空注浆锚索超前管理顶板及施工超前掩护硐室；S8、固帮：在工作面易片帮区域采用循环压茬注固瑞特加固煤壁，在轨顺退尺870m-930m范围内实施深孔高压注久米纳水泥技术。本专利技术通过面内深孔预裂爆破减小了周期来压步距及来压强度，通过实施沿空巷道预裂爆破卸压试验，有效解决运顺超前支护段行人空间不足、端头支架、转载机拉移困难等影响生产的难题，采用沿空侧切顶卸压后，两帮位移量峰值减小1448mm、顶底板位移量峰值减小2180mm、两帮移量峰平均值减小488mm、顶底板位移量平均值减小686mm；自动补压系统具备支架工况在线监测及持续保压功能，最大程度发挥支架支撑能力；超前掩护硐室施工的目的是超前管理顶帮，为下一步回采提供可靠保障，也为架棚施工提供便利；中空注浆锚索有效控制了架棚范围前方浅部易离层顶板。优选地，所述步骤S1中煤采空区“三带”规律为：裂隙带发育高度为38m、工作面上覆岩层裂高范围为35-40m、冒高范围为10-20m。优选地，所述步骤S1中轨顺爆破参数为：爆破循环步距为10m、每组4孔、爆破高度35m、封孔高度15m。优选地，所述步骤S2中最优沿空切顶方式为：终孔间距6m、爆破高度35m、封孔高度17m。优选地，所述步骤S3中静压注水的注水压力不超过4MPa，轨顺总注水量84m3，平均单孔注水量3.82m3，运顺总注水量75m3，平均单孔注水量3.13m3。优选地，所述步骤S4中注浆的钻孔终孔高度15m，终孔间距15m。优选地，所述S6具体包括以下步骤：在架棚第二茬走向棚梁下方打设4.5m单体加强支护、剪网、找顶；先从第二茬与第三茬搭接处到支架架头挑顶；然后再从支架架头到第二茬走向棚老塘侧梁端，从煤壁侧往老塘侧挑顶，挑顶后架设4.5m长走向工字钢，一架两棚，一梁三柱、顶梁与走向棚梁之间空隙处架设木垛、升架跟顶。优选地，所述S7中超前掩护硐室具体包括以下步骤：工作面第一茬棚施工完毕后，拉移支架，再向前进行刷扩架棚施工第二茬；逐步向前计划架棚施工三茬和第四茬后，至顶板完好无离层地点，采取刷扩硐室施工进行掩护开采；工作面5-90#架范围，每间隔4-5架超前施工硐室，共计施工16-18个硐室；硐室高度2-2.5m，宽度不低于1.5m，深度4m。优选地，所述硐室内顶板采用锚杆支护、帮部采用玻璃钢锚杆支护。优选地，所述步骤S7中中空注浆锚索超前管理顶板具体包括以下步骤：工作面架棚施工至煤壁实茬后，在架棚煤壁侧梁端每间隔1m施工1根长度为2.5m的中空注浆锚杆，注固瑞特加固；注浆锚杆之间每间隔1m施工1根长度不小于7.3m的中空注浆锚索，以最小角度施工，先端锚预紧、后注固瑞特加固。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过面内深孔预裂爆破减小了周期来压步距及来压强度；通过实施沿空巷道预裂爆破卸压试验，有效解决运顺超前支护段行人空间不足、端头支架、转载机拉移困难等影响生产的难题，采用沿空侧切顶卸压后，两帮位移量峰值减小1448mm、顶底板位移量峰值减小2180mm、两帮移量峰平均值减小488mm、顶底板位移量平均值减小686mm；自动补压系统具备支架工况在线监测及持续保压功能，最大程度发挥支架支撑能力；超前掩护硐室施工的目的是超前管理顶帮，为下一步回采提供可靠保障，也为架棚施工提供便利；中空注浆锚索有效控制了架棚范围前方浅部易离层顶板。附图说明图1为本专利技术实施例的1412A沿空侧探查孔数据分析示意图；图2为本专利技术实施例的1#钻孔剖面示意图；图3为本专利技术实施例的35#架压力曲线图；图4为本专利技术实施例的55#架压力曲线图；图5为本专利技术实施例的75#架压力曲线图；图6为本专利技术实施例的工作面压力强弱分布图；图7为本专利技术实施例的沿空切顶钻孔设计图；图8为本专利技术实施例的1412A工作面顶板注浆设计平面图；图9为本专利技术实施例的1412A工作面顶板注浆设计剖面图；图10为本专利技术实施例的超前中空注浆锚索支护示意图；图11为本专利技术实施例的超前掩护硐室施工示意图；图12为本专利技术实施例的1412A工作面轨顺预注浆设计平面图。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术技术方案，现结合说明书附图对本专利技术技术方案做进一步的说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术针对某煤矿在1415A、1412A工作面回采过程中遇到的顶板治理难题严重影响工作面推进度，而公开了一种煤矿综采工作面顶板治理方法。实施例一一种煤矿综采工作面顶板治理方法，包括以下步骤：S1、实施面内深孔预裂爆破卸压：1、“三带”高度研究(1)沿空侧探查孔分析在1412A工作面运顺沿空侧设计、实施了采空区探查孔，以得出采空区“三带”规律，如图1所示；a.裂隙带发育轮廓线根据采场覆岩移动破碎规律和矿压“三带理论”，认为裂隙带发育高度为38m；b.线性拟合线<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、实施面内深孔预裂爆破卸压：在工作面运顺沿空侧实施采空区探查孔及地面防火钻孔，获得煤采空区“三带”规律；在工作面的两巷实施深孔预裂爆破，缩短砂岩直覆顶板周期来压步距，探索获得轨顺爆破参数；/nS2、实施沿空巷道预裂爆破切顶：采用沿空侧切顶卸压，确定最优沿空切顶方式；/nS3、两巷顺层孔注水；在两巷超前工作面60m范围进行顺层钻孔采用静压注水，改良煤体强度，每个注水孔需配置截止阀和流速流量计；/nS4、浅部顶板注浆加固；对工作面下部顶板进行超前注安尔特水泥浆加固，通过注安尔特水泥浆加固冒落带范围顶板，局部煤壁片帮地段采用注高分子化学材料加固；/nS5、对工作面支架电液控系统进行改造升级，增加旁路增压和自动补液系统；/nS6、实施人工挑顶确保支架及时跟顶；/nS7、施工中空注浆锚索超前管理顶板及施工超前掩护硐室；/nS8、固帮：在工作面易片帮区域采用循环压茬注固瑞特加固煤壁，在轨顺退尺870m-930m范围内实施深孔高压注久米纳水泥技术。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、实施面内深孔预裂爆破卸压：在工作面运顺沿空侧实施采空区探查孔及地面防火钻孔，获得煤采空区“三带”规律；在工作面的两巷实施深孔预裂爆破，缩短砂岩直覆顶板周期来压步距，探索获得轨顺爆破参数；
S2、实施沿空巷道预裂爆破切顶：采用沿空侧切顶卸压，确定最优沿空切顶方式；
S3、两巷顺层孔注水；在两巷超前工作面60m范围进行顺层钻孔采用静压注水，改良煤体强度，每个注水孔需配置截止阀和流速流量计；
S4、浅部顶板注浆加固；对工作面下部顶板进行超前注安尔特水泥浆加固，通过注安尔特水泥浆加固冒落带范围顶板，局部煤壁片帮地段采用注高分子化学材料加固；
S5、对工作面支架电液控系统进行改造升级，增加旁路增压和自动补液系统；
S6、实施人工挑顶确保支架及时跟顶；
S7、施工中空注浆锚索超前管理顶板及施工超前掩护硐室；
S8、固帮：在工作面易片帮区域采用循环压茬注固瑞特加固煤壁，在轨顺退尺870m-930m范围内实施深孔高压注久米纳水泥技术。


2.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在于：所述步骤S1中煤采空区“三带”规律为：裂隙带发育高度为38m、工作面上覆岩层裂高范围为35-40m、冒高范围为10-20m。


3.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在于：所述步骤S1中轨顺爆破参数为：爆破循环步距为10m、每组4孔、爆破高度35m、封孔高度15m。


4.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在于：所述步骤S2中最优沿空切顶方式为：终孔间距6m、爆破高度35m、封孔高度17m。


5.根据权利要求1所述的一种煤矿综采工作面顶板治理方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳佳，邓秘，高敏，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34