一种长壁工作面无煤柱开采方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及井工煤矿开采技术领域，尤其与长壁工作面的无煤柱开采方法有关。
【背景技术】
[0002]目前，全国大部分井工煤矿长壁工作面之间都留设区段煤柱，目的是使区段巷道布置在回采工作面固定支承压力作用范围以外或较小的位置，这样有利于区段巷道的掘进和维护，然而代价是工作面间的区段煤柱损失。目前国内长壁工作面采区回采率不高的根本原因就是工作面间的区段煤柱太大，如果能取消区段煤柱，或者对区段煤柱进行回采，则采区回采率甚至可以达到工作面回采率的水平，对煤炭资源的回收达到一个新的水平，采空区自燃发火危险性必将大幅降低，对延长矿井的服务年限，具有重要的现实意义。目前国内外对于无煤柱开采的研究主要集中在沿空掘巷和沿空留巷两方面。
[0003]沿空掘巷技术可分为完全沿空掘巷(不留煤柱)和留窄煤柱沿空掘巷。由于采空区的水和瓦斯及其冒落的矸石会对巷道的正常掘进构成危险，而且给掘进通风造成一定影响，因此一般不采用完全沿空掘巷而采用留设3?6m宽的窄煤柱护巷。这仍存在着煤炭资源损失问题(约损失2%以上)，而且煤柱在采空区被压酥，甚至压碎，极易造成采空区煤柱自然发火，对安全生产构成威胁。随着厚煤层(我国厚煤层储量丰富，其中国有重点煤矿厚煤层储量占44% )回采工作面对通风量的需求增大，回采巷道断面需要不断增大，受矿山压力的影响也愈大，留设窄煤柱的弊端愈加明显。沿空掘巷必须要在上一区段工作面回采完毕，采场顶板垮落完成并压实后才能进行掘巷，因此需要相当长的时间，给我国很多矿井的生产接替造成很大的困难。
[0004]沿空留巷技术可分为巷旁支护和巷内支护两种，巷内支护先后发展了木棚、工字钢棚、可缩支架、锚网索等，巷旁支护发展了木垛、密集支柱、矸石带、混凝土砌块、膏体充填和高水材料充填等技术。传统的巷旁支护存在支护阻力、可缩性等力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应等缺点，不利于巷道维护。巷内支护则由于巷道顶板压力大，变形严重，单纯的巷内支护实际生产中很少使用。因此，长期以来我国沿空留巷技术基本上只是应用在条件较好的薄及中厚煤层，条件困难或厚煤层中难以发展沿空留巷。
[0005]综上所述，无煤柱开采技术虽然发展多年，但是无论沿空留巷或沿空掘巷都具有显著的缺点，沿空留巷大多不能实现机械化施工，工人劳动强度大，施工速度慢，并且在采空区作业，安全条件差，需要从地面运输巷旁支护材料，大幅度增加矿井辅助运输量，与目前综采矿井的机械化不相配套，在中厚煤层和厚煤层应用较少。完全沿空掘巷方式由于巷道位于采空区一侧，由于顶板受采动影响，采用机掘和锚杆支护较为困难，因此也很难适应目前的采掘形势。在大型现代化矿井很难推广。留部分煤柱沿空掘巷方式则不能称之为真正的无煤柱开采，仍存在煤炭资源损失，并存在采空区煤柱自然发火的隐患。沿空留巷速度不能与工作面回采速度相适应，很难满足大型矿井综采工作面快速推进特点。沿空掘巷必须等固定支承压力稳定后才能掘进，工作面接续复杂。这就是目前无煤柱开采方法现状，虽然有很多优点，但是由于其实际应运中影响因素众多、施工复杂、成本高，虽然使用多年，但目前生产矿井难于全面推广使用的原因。
【发明内容】
[0006]针对现存技术存在的问题，本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单，安全可靠，效率高的区段无需留设煤柱的长壁工作面无煤柱开采方法。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]一种长壁工作面无煤柱开采方法，具体详述如下:
[0009](I)在煤层中掘进两个巷道作为首采面的工作面回风巷与工作面进风巷，工作面回风巷与工作面进风巷的端部相连通，形成首采工作面开切眼。
[0010](2)根据煤层顶板稳定性情况，对工作面回风巷与工作面进风巷顶板进行锚杆、锚索和金属网支护。
[0011](3)进行回采，直至停采线，形成采空区，首采工作面回采结束。
[0012](4)借助工作面进风巷顶板的锚杆、锚索支护对直接顶岩层的组合梁作用及煤壁的支撑，直接顶岩层形成悬臂梁结构，工作面进风巷顶板不会全部垮落，沿工作面进风巷煤壁与采空区已冒落矸石之间，形成一个空洞区域，可以作为第二个工作面的部分回风通道。
[0013](5)以首采工作面进风巷位置形成的回风通道，作为第二工作面的部分回风巷；
[0014](6)平行于部分回风巷，在首采工作面固定支承压力以外或影响较小区域布置另一条巷道，作为工作面的主要回风巷，两条巷道构成第二工作面回风通道。其中部分回风巷只能回风。主要回风巷可以作为辅运，行人等。
[0015](7)平行于部分回风巷，与部分回风巷相距一个工作面长度的距离掘进工作面进风巷。部分回风巷、主要回风巷和工作面进风巷端部相连通，形成第二工作面开切眼；
[0016](8)进行回采，直至停采线，第二工作面回采结束。
[0017](9)重复所述步骤(4)-(8)，连续开采煤炭，直至该煤层开采完毕。
[0018](10)第二工作面由两部分组成，主工作面回采工作面进风巷和主要回风巷之间煤层，次工作面回采主要回风巷与部分回风巷之间煤层。工作面长度为主、次工作面长度之和，主、次工作面共用一台采煤机和刮板输送机，完成工作面煤炭的采运。
[0019](11)工作面通风系统为:新风通过工作面进风巷进入工作面；工作面回风则分为两条通道，主工作面回风通过主要回风巷排出，次工作面回风通过部分回风巷排出或通过回风联络巷进入工作面主要回风巷。
[0020](12)主运输系统为:工作面煤炭经过工作面进风巷运出。
[0021](13)辅助运输系统为:工作面辅运通过主要回风巷到达工作面。
[0022](14)部分回风巷侧端头液压支架的侧面即是采空区，液压支架需具有挡矸设施，以防止矸石砸坏刮板输送机机尾和进入液压支架。
[0023](15)进一步，在(7)中，平行于部分回风巷，也可掘进2条或以上工作面进风巷。由工作面内侧的一条工作面进风巷、主要回风巷和部分回风巷端部相连通，形成第二工作面开切眼。其中多条工作面进风巷中靠近第二工作面内侧的巷道在本工作面回采后形成下一工作面的部分回风巷，其余巷道作为下一工作面主要回风巷。
[0024](16)进一步，所述(11)中，对自燃发火煤层，为防止已采工作面采空区煤层自燃发火，在部分回风巷和主要回风巷之间每隔不超过煤层自燃发火期工作面推进长度布置一条回风联络巷，工作面回风由部分回风巷通过回风联络巷进入主要回风巷。回风联络巷可以和主要回风巷同时施工，然后进行临时密闭，在工作面回采时依次打开。
[0025](17)当如(15)中所述的工作面施工有多条进风巷时，对于自燃发火煤层，其中靠工作面内侧的一条巷道和与其相邻的巷道之间施工联络巷时，联络巷间距应小于(16)中所述要求。
[0026](18)进一步，为保证本发明的有效使用，所述步骤(8)中，对于有自燃发火的煤层，必须采取综合防灭火措施。
[0027]有益效果:本发明与现有技术相比，本发明利用已采工作面进风巷顶板的原有锚杆、锚索支护对直接顶岩层的组合梁作用及煤壁的支撑，直接顶岩层形成悬臂梁结构，已采工作面进风巷顶板不会全部垮落，沿已采工作面进风巷煤壁与采空区已冒