一种采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法与流程

1.本发明涉及矿井煤层回采技术领域，具体涉及一种采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法。


背景技术：

2.为了减少区段保护煤柱的损失，近年来我国不断推广无煤柱开采方式，而沿空留巷就是无煤柱开采中最为常用的方式之一，沿空留巷指的是采煤工作面回采后，沿采空区边缘维护原挡矸回收巷，采用沿空留巷技术能够有效减少巷道掘进量，减少护巷煤柱的损失，增加资源回收率，同时还可以解决上隅角瓦斯积聚问题，避免采空区煤柱自然发火等问题。
3.在施工沿空留巷过程中，架设挡矸支架是保障安全生产的必要措施，挡矸支架的安全回收意义重大，常用的挡矸支架回收方法，工作面推进距离回撤通道20-30m范围时，在工作面进行顶板支护，工作面继续推进后在采空区进行人工支护形成预留空间，现有方法施工工序繁琐，操作难度大，危险系数高，严重制约工作面的正常接续，威胁矿井安全生产。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法，通过挡矸回收巷可对沿空留巷内的挡矸支架进行回收，以有效保障工作面安全高效回采。
5.为实现上述目的，本发明提供的一种采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法，包括如下步骤：
6.s10、获取采煤工作面的参数，所述采煤工作面的参数包括工作面的基本参数和沿空留巷的基本参数；
7.s20、计算采煤工作面所需挡矸支架的型号、挡矸支架的数量以及挡矸支架的支护范围；
8.s30、计算挡矸回收巷的参数，所述挡矸回收巷的参数包括挡矸回收巷的长度、宽度、高度以及支护形式；
9.其中，所述挡矸回收巷的开口设于回撤通道内，所述挡矸回收巷与沿空留巷联通，且挡矸回收巷的走向与沿空留巷一致；
10.s40、施工挡矸回收巷，施工时按照边掘进边支护的方案进行，待掘进完成后向挡矸回收巷全断面充填矿用无机发泡材料；
11.s50、采煤工作面采煤结束后，利用挡矸回收巷回收挡矸支架。
12.在上述技术方案中，本发明还可以做如下改进：
13.优选地，在s20步骤中，沿空留巷所需的支护强度的计算公式为：
14.q＝khγ
×
10-5
15.式中：k—工作面支架支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般取4～8；
16.h—采高，m；
17.γ—顶板岩石密度，kg/m3；
18.q—所需支护强度，mpa；
19.在s20步骤中，所述挡矸支架支护强度的计算公式为：
20.q
支
＝p/f
×
10-3
)＝p/2al
×
10-3
21.式中：q
支
—支架支护强度，mpa；
22.p—支架工作面阻力，m2；
23.f—支架的支护面积，m2；
24.a—单组支架中心距，m；
25.l—支架顶梁长度，m。
26.档矸支架的支护阻力需满足：q
支
≥q；
27.根据沿留空巷所需的支护强度，确定挡矸支架型号、数量以及所需支护范围，最终确定挡矸支架数量：共x行y列，挡矸支架最大高度为h
max
。
28.优选地，在s30步骤中，挡矸回收巷规格为：长m，宽n，高h，其中
29.m＝x*l*f
30.n＝y*a*f
31.h＝h
max
*f
32.式中，f—安全系数，取1.1-1.2；
33.a—单组支架中心距，m；
34.l—支架顶梁长度，m；
35.h
max-挡矸支架最大高度,m；
36.x-挡矸支架的行数；
37.y-挡矸支架的列数。
38.优选地，在s40步骤中，采用抗挤压内嵌式托盘锚杆对挡矸回收巷的顶板进行支护。
39.优选地，在s40步骤中，(1)锚杆的长度计算公式为：
40.l1＝k2s+l2+l341.式中：l1—锚杆长度，m；
42.s—冒落拱高度，m；
43.k2—安全系数，一般取k2＝2；
44.l2—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.5m；
45.l3—锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m；
46.式中：s＝n/(2f)
47.n—挡矸回收巷的宽度；f—岩石坚固性系数；
48.在s40步骤中，(2)锚杆间排距计算，通常取间排距相等为a：
[0049][0050]
式中：a—间排距，m；
[0051]
q—锚固力，kn；
[0052]
s—冒落拱高度，m；
[0053]
γ—岩石容重，kn/m3；
[0054]
k2—安全系数。
[0055]
优选地，在s40步骤中，矿用无机发泡材料的使用量计算公式为：
[0056]
v＝m*n*h
[0057]
式中，v-矿用无机发泡材料使用体积，m3；
[0058]
m-挡矸回收巷的长度，m；
[0059]
n-挡矸回收巷的宽度，m；
[0060]
h-挡矸回收巷的高度，m。
[0061]
优选地，所述矿用无机发泡材料优选盖尼克无机自发泡充填材料。
[0062]
本技术的有益效果：
[0063]
本技术采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法，通过获取采煤工作面的参数后，计算采煤工作面所需挡矸支架的参数后，在回撤通道开设与沿空留巷联通的挡矸回收巷，挡矸回收巷采用顶板支护，全断面采用泡沫材料进行充填，当工作面回采通过挡矸回收巷时，采煤机截割煤体及充填材料，已支护的挡矸回收巷顶板完整，当工作面贯通后，通过挡矸回收巷回收挡矸支架，其安全、快捷、经济，有效保障工作面安全高效回采。
附图说明
[0064]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0065]
图1是本发明实施例的一种挡矸回收巷的沿空留巷挡矸支架的布置示意图(已部分回采)；
[0066]
图2是本发明实施例的一种挡矸回收巷的沿空留巷挡矸支架的布置示意图(回采完成)；
[0067]
附图中，
[0068]
沿空留巷1、挡矸回收巷2、挡矸支架3、回撤通道4。
具体实施方式
[0069]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0070]
请参阅图1和图2，一种采用预掘挡矸回收巷2回收沿空留巷1挡矸支架3的方法，包括如下步骤：
[0071]
s10、获取采煤工作面的参数，采煤工作面的参数包括工作面的基本参数和沿空留巷1的基本参数；
[0072]
其中，在s10步骤中，工作面的基本参数和沿空留巷1的基本参数可通过采煤工作面设计、施工组织设计、作业规程、施工图纸直接获取。
[0073]
s20、计算采煤工作面所需挡矸支架3的型号、挡矸支架3的数量以及挡矸支架3的支护范围；
[0074]
在s20步骤中，沿空留巷1所需的支护强度的计算公式为：
[0075]
q＝khγ
×
10-5
[0076]
式中：k—工作面支架支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般取4～8；
[0077]
h—采高，m；
[0078]
γ—顶板岩石密度，kg/m3；
[0079]
q—所需支护强度，mpa。
[0080]
在s20步骤中，所述挡矸支架3支护强度的计算公式为：
[0081]q支
＝p/f
×
10-3
)＝p/2al
×
10-3
[0082]
式中：q支—支架支护强度，mpa；
[0083]
p—支架工作面阻力，m2；
[0084]
f—支架的支护面积，m2；
[0085]
a—单组支架中心距，m；
[0086]
l—支架顶梁长度，m。
[0087]
档矸支架的支护阻力需满足：q
支
≥q；
[0088]
根据沿留空巷所需的支护强度，确定挡矸支架3型号、数量以及所需支护范围，确定支架数量：共x行y列，挡矸支架3最大高度h
max
。
[0089]
s30、计算挡矸回收巷2的参数，所述挡矸回收巷2的参数包括挡矸回收巷2的长度、宽度、高度以及支护形式；所述挡矸回收巷2的开口设于回撤通道4内，且与沿空留巷1联通，所述挡矸回收巷2的走向与沿空留巷1一致；
[0090]
在s30步骤中，挡矸回收巷2规格为：长m，宽n，高h，其中
[0091]
m＝x*l*f
[0092]
n＝y*a*f
[0093]
h＝h
max
*f
[0094]
式中，f—安全系数，取1.1-1.2；
[0095]
a—单组支架中心距，m；
[0096]
l—支架顶梁长度，m；
[0097]hmax-挡矸支架3最大高度,m；
[0098]
x-挡矸支架3的行数；
[0099]
y-挡矸支架3的列数。
[0100]
s40、施工挡矸回收巷2，施工时按照边掘进边支护的方案进行，待掘进完成后向挡矸回收巷2全断面充填矿用无机发泡材料；
[0101]
在s40步骤中，采用抗挤压内嵌式托盘锚杆对挡矸回收巷2的顶板进行支护。
[0102]
更为具体的，在s40步骤中，
[0103]
优选地，在s40步骤中，(1)锚杆的长度计算公式为：
[0104]
l1＝k2s+l2+l3[0105]
式中：l1—锚杆长度，m；
[0106]
s—冒落拱高度，m；
[0107]
k2—安全系数，一般取k2＝2；
[0108]
l2—锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.5m；
[0109]
l3—锚杆在巷道中的外漏长度，一般取0.1m；
[0110]
式中：s＝n/(2f)；
[0111]
n—挡矸回收巷2的宽度；f—岩石坚固性系数；
[0112]
在s40步骤中，(2)锚杆间排距计算，通常取间排距相等为a：
[0113]
(2)锚杆间排距计算，通常取间排距相等为a：
[0114][0115]
在本实施例中，矿用无机发泡材料优选盖尼克无机自发泡充填材料。
[0116]
在s40步骤中，矿用无机发泡材料的使用量计算公式为：
[0117]
v＝m*n*h
[0118]
式中，v-矿用无机发泡材料使用体积，m3；
[0119]
m-挡矸回收巷2的长度，m；
[0120]
n-挡矸回收巷2的宽度，m；
[0121]
h-挡矸回收巷2的高度，m；。
[0122]
s50、采煤工作面采煤结束后，利用挡矸回收巷2回收挡矸支架3。
[0123]
本技术采用预掘挡矸回收巷回收沿空留巷挡矸支架的方法，通过获取采煤工作面的参数后，计算采煤工作面所需挡矸支架3的参数后，在回撤通道4开设与沿空留巷1联通的挡矸回收巷2，挡矸回收巷2采用顶板支护，全断面采用泡沫材料进行充填，当工作面回采通过挡矸回收巷2时，采煤机截割煤体及充填材料，已支护的挡矸回收巷2顶板完整，当工作面贯通后，通过挡矸回收巷2回收挡矸支架3，其安全、快捷、经济，有效保障工作面安全高效回采。
[0124]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。