一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法

本发明涉及一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，属于煤矿开采支护技术领域。

背景技术：

沿空留巷是工作面开采过后在回采巷道沿采空区边缘侧留设支护体，维护原回采巷道的一项技术，因取消了区段煤柱、减少了巷道掘进量、实现y形通风方式，越来越多地在煤炭开采中应用。随着煤炭资源的开发利用，煤炭开采由优质煤层逐渐向复杂煤层尤其是大倾角煤层(35°～55°)过渡。对于大倾角煤层开采，由于其采空区内垮落矸石自然安息角小于煤层倾角，因此会向工作面下端头自然滚落、堆积。目前，广泛采用的沿空留巷技术多适用于近水平或缓倾斜煤层开采，且施工工艺较为复杂，如果直接应用于大倾角煤层时存在一定的困难，必须要改进工艺与设备。与此同时，大倾角煤层采空区垮落矸石的下滑冲击力将对巷旁支护技术产生极大的危害，矸石的冲击作用将导致刚性支护体失稳甚至会引发灾变。因此，如何在大倾角煤层进行沿空留巷，从而保证支护稳定性是本行业研究的方向。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，能在保证工作面回采过程中支护稳定性的前提下，对大倾角煤层进行沿空留巷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，其具体步骤为：

a、采用下行式开采方法布置工作面；然后开挖顺槽，并采用锚杆或锚索加钢带进行支护；

b、在工作面回采过程中，从工作面下端头沿工作面走向施工一个长度为10～20m，宽度为2～3m的超前台阶，同时采用多排单体支柱加铰接顶梁对超前台阶揭露的顶板进行支护，其中铰接顶梁被单体支柱施加支撑力与顶板压紧接触，每排中单体支柱的间距为0.6～1.0m；相邻排之间的间距为1.1～1.3m；在超前台阶上部的煤壁侧采用一排单体支柱配合木挑板进行护壁，该排单体支柱的间距为0.6～1.0m；

c、在超前台阶靠近工作面的顶板处施工超前预裂切缝；并在超前台阶顶板上设有锚杆和锚索；

d、将护墙网的上端部与超前台阶顶板的锚杆固定连接，护墙网的下端部与巷旁支护体的底部固定连接，从而使护墙网形成柔性支撑结构；

e、工作面每向前推进两个循环，进行一次回柱放顶，放顶前沿走向在回柱距离范围内打设一排密集支柱，相邻密集支柱的柱间距不超过0.4m；如此重复，直至完成整个巷道的工作；所述每个循环的推进距离为两个采煤机截深；

f、完成后回撤机巷内的密集支柱，从而实现大倾角煤层的沿空留巷施工。

进一步，所述护墙网为呈l型的钢筋网，其中，护墙网长边尺寸与巷旁支护体高度一致，护墙网短边尺寸与巷旁支护体底边宽度一致。

进一步，所述护墙网装有固定环和连接环，护墙网上端部通过固定环和固定锚杆固定在超前台阶顶板上，护墙网下端部压于巷旁支护体下，并利用巷旁支护体重力作用固定；相邻护墙网之间通过连接环连接。

进一步，所述巷旁支护体为直角梯形结构，其直角边靠近机巷侧、斜边靠近采空区侧；所述巷旁支护体分成上部分和下部分，其中上部分为柔性材料制成、下部分为刚性材料制成。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明与传统方法相比，先设置超前台阶，并将巷旁支护体砌设在超前台阶上，降低了巷旁支护体砌设高度，减小了巷旁支护体砌设工作量，节约了留巷成本。

2、本发明的护墙网上设置有固定环，护墙网上端部通过锚杆和固定环固定在超前台阶顶板上，护墙网下端部压于巷旁支护体下，若巷旁支护体从上部发生倒塌时，由于巷旁支护体的重力作用，使得护墙网下端部被牢牢固定，钢筋网由护墙作用转变为挡矸作用，保障了工作面人员及设备的安全。

3、本发明的巷旁支护体为直角梯形结构，斜边与采空区相邻，使得大倾角煤层采空区垮落矸石的下滑冲击力有所缓冲；此外，巷旁支护体上部分采用柔性材料，下部分采用刚性材料，可实现顶板下沉的适当让压。

附图说明

图1为本发明的流程示意图

图2为本发明中沿空留巷作业平面图

图3为图2中超前台阶沿ⅰ-ⅰ方向的剖面示意图

图4为图2中沿空留巷支护段沿ⅱ-ⅱ方向的剖面示意图

图5为图2中沿空留巷滞后段沿ⅲ-ⅲ方向的剖面示意图

图6为本发明中护墙网的结构示意图

图7为本发明中巷旁支护体的结构示意图

图中：1、机巷，1.1、锚杆，1.2、锚索，1.3、钢带，2、超前台阶，2.1、单体支柱，2.2、密集支柱，2.3、木挑板，2.4、铰接顶梁，3、工作面，4、液压支架，5、采空区，6、护墙网，6.1、固定环，6.2、连接环，7、巷旁支护体，7.1、柔性材料，7.2、刚性材料，8、超前预裂切缝。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的具体步骤为：

a、采用下行式开采方法布置工作面3；然后开挖顺槽，并采用锚杆1.1或锚索1.2加钢带1.3进行支护；

b、在工作面3回采过程中，从工作面3下端头(工作面3两端距离地面更近的一端为上端头、另一端为下端头)沿工作面3走向施工一个长度为10～20m，宽度为2～3m的超前台阶2，同时采用多排单体支柱2.1加铰接顶梁2.4对超前台阶2揭露的顶板进行支护，其中铰接顶梁2.4被单体支柱2.1施加支撑力与顶板压紧接触，每排中单体支柱2.1的间距为0.6～1.0m；相邻排之间的间距为1.1～1.3m；在超前台阶2上部的煤壁侧采用一排单体支柱2.1配合木挑板2.3进行护壁，该排单体支柱2.1的间距为0.6～1.0m；

c、在超前台阶2靠近工作面3的顶板处施工超前预裂切缝8；并在超前台阶2顶板上设有锚杆1.1和锚索1.2；

d、将护墙网6的上端部与超前台阶2顶板的锚杆1.1固定连接，护墙网6的下端部与巷旁支护体7的底部固定连接，从而使护墙网6形成柔性支撑结构；

e、工作面3每向前推进两个循环，所述每个循环的推进距离为两个采煤机截深，进行一次回柱放顶，放顶前沿走向在回柱距离范围内打设一排密集支柱2.2，相邻密集支柱2.2的柱间距不超过0.4m；如此重复，直至完成整个巷道的工作；

f、完成后回撤机巷1内的密集支柱2.2，从而实现大倾角煤层的沿空留巷施工。

进一步，所述护墙网6为呈l型的钢筋网，其中，护墙网6长边尺寸与巷旁支护体7高度一致，护墙网6短边尺寸与巷旁支护体7底边宽度一致。

如图6所示，所述护墙网6装有固定环6.1和连接环6.2，护墙网6上端部通过固定环6.1和锚杆1.1固定在超前台阶2顶板上，护墙网6下端部压于巷旁支护体7下，并利用巷旁支护体7重力作用固定；相邻护墙网6之间通过连接环6.2连接。

如图7所示，所述巷旁支护体7为直角梯形结构，其直角边靠近机巷1侧、斜边靠近采空区5侧；所述巷旁支护体7分成上部分和下部分，其中上部分为柔性材料7.1制成、下部分为刚性材料7.2制成。

技术特征：

1.一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，其特征在于，其具体步骤为：

a、采用下行式开采方法布置工作面；然后开挖顺槽，并采用锚杆或锚索加钢带进行支护；

b、在工作面回采过程中，从工作面下端头沿工作面走向施工一个长度为10～20m，宽度为2～3m的超前台阶，同时采用多排单体支柱加铰接顶梁对超前台阶揭露的顶板进行支护，其中铰接顶梁被单体支柱施加支撑力与顶板压紧接触，每排中单体支柱的间距为0.6～1.0m；相邻排之间的间距为1.1～1.3m；在超前台阶上部的煤壁侧采用一排单体支柱配合木挑板进行护壁，该排单体支柱的间距为0.6～1.0m；

c、在超前台阶靠近工作面的顶板处施工超前预裂切缝；并在超前台阶顶板上设有锚杆和锚索；

d、将护墙网的上端部与超前台阶顶板的锚杆固定连接，护墙网的下端部与巷旁支护体的底部固定连接，从而使护墙网形成柔性支撑结构；

e、工作面每向前推进两个循环，进行一次回柱放顶，放顶前沿走向在回柱距离范围内打设一排密集支柱，相邻密集支柱的柱间距不超过0.4m；如此重复，直至完成整个巷道的工作；

f、完成后回撤机巷内的密集支柱，从而实现大倾角煤层的沿空留巷施工。

2.根据权利要求1所述的一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，其特征在于，所述护墙网为呈l型的钢筋网，其中，护墙网长边尺寸与巷旁支护体高度一致，护墙网短边尺寸与巷旁支护体底边宽度一致。

3.根据权利要求1所述的一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，其特征在于，所述护墙网装有固定环和连接环，护墙网上端部通过固定环和锚杆固定在超前台阶顶板上，护墙网下端部压于巷旁支护体下，并利用巷旁支护体重力作用固定；相邻护墙网之间通过连接环连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，其特征在于，所述巷旁支护体为直角梯形结构，其直角边靠近机巷侧、斜边靠近采空区侧；所述巷旁支护体分成上部分和下部分，其中上部分为柔性材料制成、下部分为刚性材料制成。

技术总结
本发明公开了一种用于大倾角煤层的沿空留巷方法，先采用锚杆或锚索加钢带对工作面进行支护；在工作面回采过程中，从工作面下端头沿工作面走向施工超前台阶，同时采用多排单体支柱加铰接顶梁对超前台阶揭露的顶板进行支护，在超前台阶上部的煤壁侧采用一排单体支柱配合木挑板进行护壁；并在超前台阶顶板上设有固定锚杆和固定锚索；将护墙网分别与超前台阶顶板和巷旁支护体的底部固定连接，从而使护墙网形成柔性支撑结构；工作面每向前推进两个循环，进行一次回柱放顶，放顶前沿走向在回柱距离范围内打设一排密集支柱，如此重复，直至完成整个巷道的工作；完成后回撤机巷内的密集支柱，从而实现大倾角煤层的沿空留巷施工。

技术研发人员：朱永建;李鹏;王平;任恒;张玉群;王希之;李莹莹;梅成成
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：2021.05.07
技术公布日：2021.07.23