一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法
【专利摘要】一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，属于矿井支护与通风安全【技术领域】。本发明适用于条件较差的高瓦斯厚煤层大断面巷道，进风巷与回风巷、沿空留巷、瓦斯排放巷形成“一进三回”的“Y+I”型通风方式，解决了采煤工作面上隅角瓦斯积聚导致的瓦斯超限问题；本发明将综放工作面后方的回风巷保留下来作为沿空留巷，并进行沿空留巷作业，实现了无煤柱开采，保证煤炭开采率，采用墩柱进行巷旁支护，提高了巷旁支护强度，并利用矸石在巷旁支护墩柱外侧附加矸石墙，可显著降低墩柱的所受压力，防止采空区冒落矸石对墩柱产生冲击，在钢筋网上喷上一层混凝土，有效防止采空区漏风。本发明的沿空留巷与通风方法容易实施易推广，具有较好的经济价值。
【专利说明】一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿井支护与通风安全【技术领域】，特别是涉及一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，适用于高瓦斯厚煤层的综放工作面。
【背景技术】
[0002]目前，在综放工作面开采高瓦斯厚煤层时，应用的采煤技术为综合机械化放顶煤采煤法，该采煤技术具有单产高、设备利用率高及成本低等优点，但是所采用的却是传统的U型通风方式，而采用U型通风方式存在着明显的不足，采煤工作面上隅角瓦斯极易积聚导致瓦斯超限，给矿井生产带来极大的安全隐患。
[0003]为了解决U型通风方式带来的弊端，工作面采用沿空留巷，沿着采空区边缘，将原有回风巷保留下来，形成Y型通风方式，缓解瓦斯积聚与超限，同时下区段工作面还可以少掘一条巷道，减少了煤炭的损失。但是沿空留巷技术普遍适用的是薄煤层和中厚煤层，对于条件较差的厚煤层大断面巷道中，沿空留巷技术在支护上还是十分困难的。沿空留巷早期采用木垛、矸石墙进行巷旁支护，虽然采用这种支护方法简单，但是支护的强度低，木材消耗量巨大，且采空区易漏风，支护经常受到采空区冒落矸石的挤压而倾倒，致使沿空留巷失败。
[0004]为了降低采空区的漏风量，同时提高支护的强度，一些矿井尝试采用高水或膏体充填方式进行巷旁支护，但因充填工艺需要一套完整而独立的充填系统，技术难度大，成本较高，充填体凝结时间长，初凝强度低，不能及时接顶，容易导致工作面条件恶化。
[0005]高瓦斯、厚煤层的综放工作面煤炭产量高，但瓦斯涌出量同样很大，采空区浮煤与邻近卸压煤层释放的大量瓦斯会积聚在采空区的冒落带中，并向采煤工作面上隅角扩散，即使采用薄煤层和中厚煤层的沿空留巷技术，形成Y型通风方式，也无法从根本上解决瓦斯积聚与超限问题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，适用于条件较差的高瓦斯厚煤层大断面巷道，且沿空留巷的支护强度高，可有效防止采空区漏风，解决采煤工作面上隅角瓦斯积聚导致的瓦斯超限问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，包括如下步骤:
[0008]步骤一:在综放工作面一侧布置一条进风巷，在综放工作面另一侧布置一条回风巷;
[0009]步骤二:在直接顶或基本顶内布置一条瓦斯排放巷，瓦斯排放巷与回风巷平行布置；
[0010]步骤三:将综放工作面后方的回风巷保留下来作为沿空留巷，并进行沿空留巷作业；
[0011]步骤四:当沿空留巷作业完成后，新鲜风由进风巷流入工作面稀释工作面瓦斯，混合了瓦斯的污浊风一部分流入回风巷和沿空留巷，另一部分由瓦斯排放巷进行回风，进而使进风巷与回风巷、沿空留巷、瓦斯排放巷形成“一进三回”的“Y+I”型通风方式。
[0012]所述的综放工作面后方的回风巷进行沿空留巷的具体步骤为:
[0013]步骤一:随着工作面推进，在回风巷中确定墩柱的预安设位置，并在墩柱的预安设位置外侧安装单体液压支柱，进行临时加强支护；
[0014]步骤二:在工作面回风巷侧的煤壁上开一个长方形缺口，并利用锚杆或锚索进行补强支护；
[0015]步骤三:在工作面液压支架的后方，利用锚杆或锚索挂装钢筋网；
[0016]步骤四:在紧靠钢筋网的采空区侧堆码矸石袋，形成矸石墙，其中矸石墙通过稳固锚索及挡板锚固在底板上，防止采空区冒落矸石挤垮矸石墙，避免矸石墙垮塌对墩柱的冲击;
[0017]步骤五:在钢筋网上喷射一层混凝土，防止采空区漏风；
[0018]步骤六:采用人工吊装或机械操作手安装墩柱，将墩柱安装到预安设位置上，并用方木背紧，使方木与顶煤牢固接触，墩柱安装完成；
[0019]步骤七:撤除单体液压支柱；
[0020]步骤八:随着工作面的继续推进，重复步骤一、二、三、四、五、六、七，直至整个工作面开采结束。
[0021 ] 所述瓦斯排放巷为矩形断面，巷宽为2?3m，巷高为2?3m，位于直接顶或基本顶的工作面垮落带中，瓦斯排放巷的巷道内采用锚网喷支护。
[0022]所述瓦斯排放巷垂直向下距离顶煤为2?4m，与回风巷水平距离L为15?20m。
[0023]所述单体液压支柱的安装间距为0.5?2m。
[0024]所述长方形缺口的长度为2?3m，长方形缺口的宽度与矸石墙的宽度相等，矸石墙的宽度为2?4m，矸石墙距离墩柱为0.2?0.5m，墩柱为混凝土泡沫填充钢筋墩柱，墩柱直径为I?1.5m，方木采用抗压强度高且质地均匀的实木。
[0025]所述锚杆或锚索的安装间距为I?1.5m，锚杆或锚索的长度为2?10m。
[0026]所述钢筋网为Φ5πιπι的钢筋焊接网，焊接网的网格尺寸为100Χ 100m。
[0027]所述稳固锚索的长度为6?10m，挡板的几何尺寸为500 X 500 X 5mm，稳固锚索每隔3m设置一个。
[0028]本发明的有益效果:
[0029]本发明适用于条件较差的高瓦斯厚煤层大断面巷道，且进风巷与回风巷、沿空留巷、瓦斯排放巷形成“一进三回”的“Y+I”型通风方式，解决了采煤工作面上隅角瓦斯积聚导致的瓦斯超限问题；本发明将综放工作面后方的回风巷保留下来作为沿空留巷，并进行沿空留巷作业，实现了无煤柱开采，保证了煤炭的开采率，采用墩柱进行巷旁支护，提高了巷旁支护强度，并利用废弃矸石在巷旁支护墩柱外侧附加矸石墙，可显著降低墩柱的所受压力，防止采空区冒落矸石对墩柱产生冲击，在钢筋网上喷上一层混凝土，有效防止采空区漏风。本发明的沿空留巷与通风方法容易实施易推广，具有较好的经济价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为采用了本发明的综放工作面沿空留巷工艺与通风方法的工作面效果图；
[0031]图2为图1中A-A剖视图；
[0032]图3为图1中B-B剖视图；
[0033]图中，I—进风巷，2 —回风巷，3—瓦斯排放巷，4—沿空留巷，5—直接顶，6—基本顶，7—墩柱，8—单体液压支柱，9一长方形缺口，10一销杆或销索，11一工作面液压支架，12—钢筋网，13—矸石墙，14—稳固销索，15—挡板，16—底板，17—冒落矸石，18—方木，19一顶煤，20—下区段工作面煤壁，21—工作面煤壁。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0035]一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，包括如下步骤:
[0036]步骤一:在综放工作面一侧布置一条进风巷1，在综放工作面另一侧布置一条回风巷2 ；
[0037]步骤二:在直接顶5或基本顶6内布置一条瓦斯排放巷3，瓦斯排放巷3与回风巷2平行布置；
[0038]步骤三:将综放工作面后方的回风巷2保留下来作为沿空留巷4，并进行沿空留巷作业；
[0039]步骤四:当沿空留巷作业完成后，新鲜风由进风巷I流入工作面稀释工作面瓦斯，混合了瓦斯的污浊风一部分流入回风巷2和沿空留巷4，另一部分由瓦斯排放巷3进行回风，进而使进风巷I与回风巷2、沿空留巷4、瓦斯排放巷3形成“一进三回”的“Y+I”型通风方式。
[0040]所述的综放工作面后方的回风巷进行沿空留巷的具体步骤为:
[0041]步骤一:随着工作面推进，在回风巷I中确定墩柱7的预安设位置，并在墩柱7的预安设位置外侧安装单体液压支柱8，进行临时加强支护；
[0042]步骤二:在工作面回风巷侧的煤壁上开一个长方形缺口 9，并利用锚杆或锚索10进行补强支护；
[0043]步骤三:在工作面液压支架11的后方，利用锚杆或锚索10挂装钢筋网12 ;
[0044]步骤四:在紧靠钢筋网12的采空区侧堆码矸石袋，形成矸石墙13，其中矸石袋用尺寸为500X250mm的尼龙袋在矿井下装满矸石而成，矸石袋横纵交错排列，呈“井”型堆砌，可以避免在分布不均的支撑压力下因矸石袋之间弱面较大而引发矸石墙墙体开裂和倾倒失稳；
[0045]在矸石墙13中部，沿着巷道每隔3m向采空区底板16打入倾角为30°左右的稳固锚索14，在底板16内的锚固段长度为2?4m，配合挡板15稳固矸石墙13，防止采空区冒落矸石17挤垮矸石墙13，避免矸石墙13垮塌对墩柱7的冲击；
[0046]步骤五:在钢筋网12上喷射一层混凝土，防止采空区漏风；
[0047]步骤六:采用人工吊装或机械操作手安装墩柱7，将墩柱7安装到预安设位置上，并用方木18背紧，使方木18与顶煤19牢固接触，墩柱7安装完成；
[0048]步骤七:撤除单体液压支柱8 ;
[0049]步骤八:随着工作面的继续推进，重复步骤一、二、三、四、五、六、七，直至整个工作面开采结束，综放工作面效果图如图1、2、3所示。
[0050]在工作面的推进过程中，瓦斯排放巷3可随工作面垮落而破坏，并与采空区时刻保持连通，能快速高效的排放高浓度卸压瓦斯。
[0051]所述瓦斯排放巷3为矩形断面，巷宽为2?3m，巷高为2?3m，位于直接顶5或基本顶6的工作面垮落带中，瓦斯排放巷3的巷道内采用锚网喷支护。
[0052]所述瓦斯排放巷3垂直向下距离顶煤19为2?4m，与回风巷2水平距离L为15?20m(距离过近，瓦斯排放巷漏气严重，距离过远，巷道端头离瓦斯富集区太远，效果不好)。
[0053]所述单体液压支柱8的安装间距为0.5?2m。
[0054]所述长方形缺口 9的长度为2?3m，长方形缺口 9的宽度与矸石墙13的宽度相等，矸石墙13的宽度为2?4m，矸石墙13距离墩柱7为0.2?0.5m，墩柱7为混凝土泡沫填充钢筋墩柱，墩柱直径为I?1.5m，方木18采用抗压强度高且质地均匀的实木。
[0055]所述锚杆或锚索10的安装间距为I?1.5m，锚杆或锚索10的长度为2?10m。
[0056]所述钢筋网12为的钢筋焊接网，焊接网的网格尺寸为100X 100m。
[0057]所述稳固锚索14的长度为6?10m，挡板15的几何尺寸为500 X 500 X 5mm。
[0058]实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:在综放工作面一侧布置一条进风巷，在综放工作面另一侧布置一条回风巷； 步骤二:在直接顶或基本顶内布置一条瓦斯排放巷，瓦斯排放巷与回风巷平行布置； 步骤三:将综放工作面后方的回风巷保留下来作为沿空留巷，并进行沿空留巷作业； 步骤四:当沿空留巷作业完成后，新鲜风由进风巷流入工作面稀释工作面瓦斯，混合了瓦斯的污浊风一部分流入回风巷和沿空留巷，另一部分由瓦斯排放巷进行回风，进而使进风巷与回风巷、沿空留巷、瓦斯排放巷形成“一进三回”的“Y+I”型通风方式。
2.根据权利要求1所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述的综放工作面后方的回风巷进行沿空留巷的具体步骤为: 步骤一:随着工作面推进，在回风巷中确定墩柱的预安设位置，并在墩柱的预安设位置外侧安装单体液压支柱，进行临时加强支护； 步骤二:在工作面回风巷侧的煤壁上开一个长方形缺口，并利用锚杆或锚索进行补强支护； 步骤三:在工作面液压支架的后方，利用锚杆或锚索挂装钢筋网； 步骤四:在紧靠钢筋网的采空区侧堆码矸石袋，形成矸石墙，其中矸石墙通过稳固锚索及挡板锚固在底板上，防止采空区冒落矸石挤垮矸石墙，避免矸石墙垮塌对墩柱的冲击；步骤五:在钢筋网上喷射一层混凝土，防止采空区漏风； 步骤六:采用人工吊装或机械操作手安装墩柱，将墩柱安装到预安设位置上，并用方木背紧，使方木与顶煤牢固接触，墩柱安装完成； 步骤七:撤除单体液压支柱； 步骤八:随着工作面的继续推进，重复步骤一、二、三、四、五、六、七，直至整个工作面开采结束。
3.根据权利要求1所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述瓦斯排放巷为矩形断面，巷宽为2?3m，巷高为2?3m，位于直接顶或基本顶的工作面垮落带中，瓦斯排放巷的巷道内采用锚网喷支护。
4.根据权利要求1所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述瓦斯排放巷垂直向下距离顶煤为2?4m，与回风巷水平距离L为15?20m。
5.根据权利要求2所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述单体液压支柱的安装间距为0.5?2m。
6.根据权利要求2所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述长方形缺口的长度为2?3m，长方形缺口的宽度与矸石墙的宽度相等，矸石墙的宽度为2?4m，矸石墙距离墩柱为0.2?0.5m，墩柱为混凝土泡沫填充钢筋墩柱，墩柱直径为1?1.5m，方木采用抗压强度高且质地均匀的实木。
7.根据权利要求2所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述销杆或销索的安装间距为1?1.5m，销杆或销索的长度为2?10m。
8.根据权利要求2所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述钢筋网为Φ5πιπι的钢筋焊接网，焊接网的网格尺寸为100X100m。
9.根据权利要求2所述的一种综放工作面沿空留巷工艺与通风方法，其特征在于:所述稳固锚索的长度为6?10m，挡板的几何尺寸为500 X 500 X 5mm，稳固锚索每隔3m设置一CO
【文档编号】E21D11/00GK104481568SQ201410471041
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】李胜, 范超军, 李军文, 罗明坤, 韩永亮, 海龙 申请人:辽宁工程技术大学