急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿井下矸石治理方法，尤其是急倾斜煤层的矸石治理方法。
【背景技术】
[0002]目前，在薄及中厚缓倾斜煤层采煤工作面开采中，沿空留巷技术已相当成熟，但在急倾斜煤层开采条件下沿空留巷却很难做到。所谓“沿空留巷”是上区段采煤工作面开采后，在采空区边缘铺设一定宽度的充填材料，使本区段运输平巷保留下来为下一区段采煤工作面继续使用。充填材料一般采用膏体充填体。“沿空留巷”是煤矿实现无煤柱开采的一项重大技术改革，不仅可提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛采煤工作面，而且在控制煤矿重大事故灾害方面也具有巨大的优越性。在上述充填材料中，有不少是利用井下矸石作为充填材料。
[0003]急倾斜煤层开采条件下沿空留巷很难做到的原因是:急倾斜煤层采煤工作面开采后，顶板易在采空区大面积冒落，冒落矸石在重力作用下易向巷道(沿空留巷侧)滑落，冲击巷旁膏体充填体，致使巷旁支护体稳定性降低，同时，在急倾斜煤层采煤工作面进行沿空留巷施工时冒落矸石向巷道滑移，给施工带来危险。
【发明内容】
[0004]为了做到急倾斜煤层开采条件下沿空留巷的问题，以及解决急倾斜煤层开采条件下矸石滑落问题，本发明提出急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法。本方法对通过对冒落矸石阻挡注浆，加固成矸石墙，再通过锚索锚固，既能实现对沿空留巷的顶板岩层支撑，又能实现对采空区矸石的拦截，抵抗采空区矸石较大的冲击力。
[0005]为达到上述目的，本发明的急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法包括以下具体步骤:
[0006]第一步，按照传统的沿空留巷的设计方法，设计急倾斜煤层沿空留巷和膏体充填体的宽度;在采煤工作面巷道掘进期间，对破碎顶板用锚索、锚杆进行联合支护，按照传统方法正常采煤；
[0007]第二步，随着采煤工作面的推进，在设计的沿空留巷位置利用单体液压支柱进行超前支护，待采煤工作面端头支架前移后，撤回超前支护的单体液压支柱，在设计的膏体充填体的宽度内，按照传统方法进行临时支护和挑底，设置一排密集单体液压支柱和带有柱帽的防倒戗柱，然后在密集单体液压支柱背向留巷的一侧全断面悬挂金属网，金属网顶部和底部分别用锚杆固定在巷道直接顶和底板上，共同组成挡矸屏障结构；
[0008]第三步，随着采煤工作面继续推进，直接顶岩层在采空区自然冒落，冒落矸石沿着底板自溜，并被挡矸屏障结构挡住;待被挡矸石逐渐堆积到与煤层基本顶接触时，形成矸石堆;再在所形成的矸石堆内布置适当的注浆锚杆，对矸石堆进行注浆加固，形成矸石墙；
[0009]第四步，在矸石墙体上布置成排的锚索钻孔，利用锚索钻机透过矸石墙体向煤层基本顶和底板方向钻取锚索钻孔，在锚索钻孔中分别安装顶板锚索和底板锚索，要求锚索与锚索之间用全部钢带连接9，构成第一道墙体防滑移结构，
[0010]第五步，待第一道墙体防滑移结构稳定后，回撤那排密集单体液压支柱和防倒戗柱，以矸石墙体为挡墙，按照传统的膏体充填体施工方法和设计充填体宽度，构筑膏体充填体;同时对留巷的另一侧巷壁用传统支护方法进行滞后支护；
[0011]第六步，待膏体充填体强度稳定后，在膏体充填体上按照第四步的步骤施工顶板锚索和底板锚索，构成第二道充填体防滑移结构；
[0012]第七步，工作面边推进，边进行第二步至第六步的步骤，直至采煤工作面采煤完成，同时形成了沿空留巷。
[0013]本发明有如下积极效果:
[0014]1、针对急倾斜煤层破碎顶板在采空区易冒落、矸石易滑落涌入巷道的特点，首先悬挂金属网，组成挡矸屏障结构，被挡矸石逐渐堆积到与煤层顶板接触时，形成矸石堆，注浆后形成矸石墙;通过锚索加固，形成第一道矸石体墙防滑移结构，对采空区滑落矸石起到很好的阻挡作用，缓解矸石对以后构筑的膏体充填体的冲击破坏，保持膏体充填体的完整性;构筑的第二道充填体防滑移结构能够阻止膏体充填体墙因重力向留巷滑移，并且向膏体充填体墙提供侧向围压，增加膏体充填体墙的极限破坏强度，增大巷旁支护阻力。
[0015]2、利用滑落矸石注浆并结合膏体充填进行沿空留巷的方法，既兼顾了矸石注浆加固与膏体充填的优势，又利用了采空区自溜矸石和注浆形成一定宽度的充填墙体，减少了采空区矸石涌入回采巷道造成安全事故的机率，后期膏体充填墙再补足整个巷旁支护体的宽度，能够提供较高的支护巷旁阻力。
[0016]总之，本发明实现了对冒落矸石的利用，减少了倾斜破碎顶板采空区自溜矸石对回采巷道的涌入机率，并且实现了对倾斜煤层巷旁充填体因重力向巷内滑移的控制，改善了采煤工作面采掘关系。
【附图说明】
[0017]图1是本发明中沿空留巷施工布局平面示意图；
[0018]图2是图1中C-C剖面示意图；
[0019]图3是图1中B-B剖面示意图；
[0020]图4是图1中A_A#lj面不意图；
[0021]图5是图4中D-D剖面；
[0022]图6是图2中E-E剖面。
[0023]图中:1-超前支护;2-临时支护;3-矸石墙堆;4-滞后支护;5-充填模板;6_膏体充填体;7-金属网；8-留巷;9-端头支架；10-采煤工作面；11-矸石；12-锚杆；13-锚索；14-柱帽；15-钢带；16-顶板销索；17-注楽销杆；18-防倒俄柱；19-单体液压支柱;20-底板销索；21-直接顶;22-基本顶;23-底板。
【具体实施方式】
[0024]参照附图1-6，对急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法的步骤描述如下:
[0025]第一步，按照传统的沿空留巷的设计方法，设计急倾斜煤层沿空留巷和膏体充填体的宽度;在采煤工作面10巷道掘进期间，对破碎顶板用锚索13、锚杆12进行联合支护，按照传统方法正常采煤；
[0026]第二步，随着采煤工作面10的推进，在设计的沿空留巷8位置利用单体液压支柱进行超前支护I，待采煤工作面端头支架9前移后，撤回超前支护I的单体液压支柱，在设计的膏体充填体的宽度内，按照传统方法进行临时支护2和挑底，设置一排密集单体液压支柱19和带有柱帽14的防倒戗柱18，然后在密集单体液压支柱背向留巷的一侧全断面悬挂金属网7，金属网7顶部和底部分别用锚杆固定在巷道直接顶21和底板23上，共同组成挡矸屏障结构，如图4所示；
[0027]第三步，随着采煤工作面10继续推进，直接顶21岩层在采空区自然冒落，冒落矸石11沿着底板自溜，并被挡矸屏障结构挡住;待被挡矸石11逐渐堆积到与煤层基本顶21接触时，形成矸石墙堆3;再在所形成的矸石墙堆3内布置适当的注浆锚杆17，对矸石墙堆3进行注浆加固，形成矸石墙体；
[0028]第四步，在矸石墙体上布置成排的锚索钻孔，利用锚索钻机透过矸石墙体向煤层基本顶22和底板23方向钻取锚索钻孔，在锚索钻孔中分别安装顶板锚索16和底板锚索20，要求锚索与锚索之间用全部钢带15连接(见图5)，构成第一道墙体防滑移结构，如图3所示；
[0029]第五步，待第一道墙体防滑移结构稳定后，回撤那排密集单体液压支柱19和防倒戗柱18，以矸石墙体为挡墙，按照传统的膏体充填体施工方法和设计充填体宽度，利用充填模板5构筑膏体充填体6，同时对留巷8煤帮一侧用传统支护方法进行滞后支护4;
[0030]第六步，待膏体充填体6强度稳定后，在膏体充填体6上按照第四步的步骤施工顶板锚索16、底板锚索20和钢带15(见图6)，构成第二道充填体防滑移结构，如图2所示；
[0031]第七步，采煤工作面10边推进，边进行第二步至第六步的步骤，直至采煤工作面10采煤完成，同时形成了沿空留巷8，如图1所示。
【主权项】
1.一种急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法，其特征在于，步骤如下: 第一步，按照传统的沿空留巷的设计方法，设计急倾斜煤层沿空留巷和膏体充填体的宽度;在采煤工作面巷道掘进期间，对破碎顶板用锚索、锚杆进行联合支护，按照传统方法正常采煤； 第二步，随着采煤工作面的推进，在设计的沿空留巷位置利用单体液压支柱进行超前支护，待采煤工作面端头支架前移后，撤回超前支护的单体液压支柱，在设计的膏体充填体的宽度内，按照传统方法进行临时支护和挑底，设置一排密集单体液压支柱和带有柱帽的防倒戗柱，然后在密集单体液压支柱背向留巷的一侧全断面悬挂金属网，金属网顶部和底部分别用锚杆固定在巷道直接顶和底板上，共同组成挡矸屏障结构； 第三步，随着采煤工作面继续推进，直接顶岩层在采空区自然冒落，冒落矸石沿着底板自溜，并被挡矸屏障结构挡住;待被挡矸石逐渐堆积到与煤层基本顶接触时，形成矸石堆；再在所形成的矸石堆内布置适当的注浆锚杆，对矸石堆进行注浆加固，形成矸石墙； 第四步，在矸石墙体上布置成排的锚索钻孔，利用锚索钻机透过矸石墙体向煤层基本顶和底板方向钻取锚索钻孔，在锚索钻孔中分别安装顶板锚索和底板锚索，要求锚索与锚索之间全部用钢带连接，构成第一道墙体防滑移结构， 第五步，待第一道墙体防滑移结构稳定后，回撤那排密集单体液压支柱和防倒戗柱，以矸石墙体为挡墙，按照传统的膏体充填体施工方法和设计充填体宽度，构筑膏体充填体;同时对留巷的另一侧巷壁用传统支护方法进行滞后支护； 第六步，待膏体充填体强度稳定后，在膏体充填体上按照第四步的步骤施工顶板锚索和底板锚索，构成第二道充填体防滑移结构； 第七步，工作面边推进，边进行第二步至第六步的步骤，直至采煤工作面采煤完成，同时形成了沿空留巷。
【专利摘要】本发明公开了一种急倾斜煤层沿空留巷矸石治理方法，首先悬挂金属网，组成挡矸屏障结构，形成矸石堆，注浆后形成矸石墙；通过锚索加固，形成第一道矸石体墙防滑移结构，待第一道墙体防滑移结构稳定后再构筑膏体充填体；同时对留巷的另一侧巷壁用传统支护方法进行滞后支护；待膏体充填体强度稳定后，在膏体充填体上构筑第二道充填体防滑移结构；工作面边推进，边进行第二步至第六步的步骤，直至采煤工作面采煤完成，同时形成了沿空留巷。本发明实现了对冒落矸石的利用，减少了倾斜破碎顶板采空区自溜矸石对回采巷道的涌入机率，并且实现了对倾斜煤层巷旁充填体因重力向巷内滑移的控制，改善了采煤工作面采掘关系。
【IPC分类】E21D20/00, E21F15/00, E21C41/18, E21D21/00, E21F15/04
【公开号】CN105715297
【申请号】CN201610052586
【发明人】宁建国, 李学慧, 王俊, 卜腾腾, 王军
【申请人】山东科技大学