厚煤層大采高沿空留巷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沿空留巷技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適應(yīng)于井巷支護工程領(lǐng)域的厚煤層大采高沿空留巷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于傳統(tǒng)的留煤柱護巷方式，沿空留巷具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，如提高采出率、減少巷道掘進率、促進瓦斯治理、消除應(yīng)力集中、改善采煤工作面的作業(yè)環(huán)境等等。在非再生能源迅速減少的背景下，提高能源資源采出率的重要性越來越凸顯。而沿空留巷技術(shù)的顯著優(yōu)勢之一即是通過減少遺留煤柱，大幅提高采區(qū)煤炭的采出率，減少資源浪費。目前該技術(shù)已在薄煤層和中厚煤層中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]然而在厚煤層開采中，沿空留巷技術(shù)尚未得到突破。其原因在于厚煤層大采高工作面開采后，留下較大的空間，因而頂板垮落的范圍廣、運動的幅度大、擾動的程度強，留設(shè)在采空區(qū)邊緣的沿空巷道難以在采動過程中保持穩(wěn)定，很快就會出現(xiàn)片幫、冒頂甚至是斷面閉合的劇烈礦壓顯現(xiàn)。沿空留巷的核心技術(shù)是巷旁充填，在大采高條件下，巷旁墻體會發(fā)生縱向壓縮、橫向滑移甚至是歪斜等多種運動形態(tài)，若要既滿足充填墻體對頂板的支護作用，又保證充填墻體自身的穩(wěn)定，就需要構(gòu)筑尺寸較大的墻體。這又存在如下四個問題:(I)大尺度充填墻內(nèi)外溫差較大，將產(chǎn)生較高的溫度應(yīng)力，使其在硬化過程中就產(chǎn)生破壞，支撐效能低下；(2)充填工序繁瑣，占時較長，影響工作面的正常采煤作業(yè)；(3)用料過多，拌料過程中產(chǎn)生大量粉塵，使作業(yè)環(huán)境惡化；(4)設(shè)備、材料、人力投入較多，成本過高。有少數(shù)礦區(qū)曾嘗試對常規(guī)沿空留巷技術(shù)進行相應(yīng)的強化后應(yīng)用到厚煤層大采高工作面中，多因效果不佳而停止應(yīng)用。
[0004]我國煤炭多屬煤層群賦存條件，一個煤層的開采必將會對其它煤層造成影響，尤其是采后遺留煤柱上下的集中應(yīng)力，更是采掘空間安全的隱患，當采用沿空留巷技術(shù)時，遺留的巷旁墻體也會造成一定范圍的應(yīng)力集中，對鄰近其它煤層的安全開采帶來極大干擾。
[0005]總之，厚煤層大采高工作面礦壓顯現(xiàn)劇烈，沿空留巷維護難度較大，目前尚沒有形成能夠適應(yīng)于這種條件的沿空留巷方法，更無法消除巷旁墻體的應(yīng)力集中問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供一種厚煤層大采高沿空留巷方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的厚煤層大采高沿空留巷方法，包括如下步驟:
[0008]a.開采上區(qū)段采煤工作面之前，開掘上區(qū)段采煤工作面的運輸巷、軌道巷和切眼，以及下區(qū)段采煤工作面的下區(qū)段采煤工作面軌道巷和下區(qū)段采煤工作面切眼，構(gòu)成上區(qū)段采煤工作面通風系統(tǒng)；
[0009]b.在上區(qū)段采煤工作面回采過程中，在靠近下區(qū)段采煤工作面的一側(cè)，緊跟上區(qū)段采煤工作面沿采空區(qū)的邊緣安置柔性模袋，向柔性膜袋內(nèi)注入高水材料，砌筑一道內(nèi)置通氣管路的充填墻體作為巷旁支撐墻體，形成沿空留巷，同時以同樣的方式在巷旁支撐墻體的采空區(qū)一側(cè)砌筑第二道充填墻體作為壓力緩沖墻體，巷旁支撐墻體與壓力緩沖墻體之間的間隔距離為L，間隔距離L為老頂周期來壓步距的0.5?0.8倍；
[0010]C.隨著上區(qū)段采煤工作面向前推進，并在其后方形成足夠的充填空間時，重復步驟b，直至上區(qū)段采煤工作面回采結(jié)束；
[0011]d.按照步驟a的方式，在開采下區(qū)段采煤工作面前，開掘新的下一區(qū)段采煤工作面的軌道巷和切眼，開采下區(qū)段采煤工作面時沿空留巷成為該工作面的運輸巷，構(gòu)成下區(qū)段采煤工作面的通風系統(tǒng)，開采期間在下區(qū)段采煤工作面的下區(qū)段采煤工作面軌道巷中實施沿空留巷；
[0012]e.按照步驟b的方式，在下區(qū)段采煤工作面回采過程中，沿采空區(qū)的邊緣安置柔性模袋，并向柔性膜袋內(nèi)注入高水材料，砌筑新的充填墻體，形成新的沿空留巷，同時將工作面后方的上區(qū)段巷旁支撐墻體以及壓力緩沖墻體表面的柔性膜袋去除；
[0013]f.下區(qū)段采煤工作面回采結(jié)束后，向上區(qū)段巷旁支撐墻體以及壓力緩沖墻體的通氣管路內(nèi)泵送二氧化碳氣體，使其碳化分解，實現(xiàn)充填墻體的自消除；
[0014]g.周而復始，接續(xù)完成新的下一區(qū)段采煤工作面回采。
[0015]所述的上區(qū)段采煤工作面和下區(qū)段采煤工作面沿空留巷一側(cè)的采高與沿空留巷高度相等，沿空留巷一側(cè)采高的控制范圍S為充填體寬度的1.2?2.0倍。
[0016]所述的巷旁支撐墻體的高度與巷道高度相同，寬度為采高的0.5?1.5倍；所述的壓力緩沖墻體的高度與采高相同，寬度為采高的0.2?1.0倍。
[0017]所述的通風管包括通氣管，通氣管的前端為螺紋管，后端為可與前端配合的螺紋套管，通氣管上間隔套裝有多個交叉布置的通氣支管，通氣管和通氣支管的表面分別開有多個通氣孔。
[0018]有益效果:由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0019](I)通過兩道充填墻體的支撐作用，實現(xiàn)厚煤層大采高工作面的沿空留巷，豐富和發(fā)展了沿空留巷技術(shù)。壓力緩沖墻體在采空區(qū)內(nèi)支撐住采空區(qū)側(cè)向的關(guān)鍵頂板塊體，有效降低了巷道頂板的壓力，為巷旁支撐墻體提供了良好的應(yīng)力環(huán)境，使巷旁支撐墻體保持良好的支撐性能，有效維護沿空留巷的整體穩(wěn)定性性。
[0020](2)上區(qū)段充填墻體保留至下區(qū)段工作面回采結(jié)束，有利于沿空留巷的全程維護。充填墻體自本工作面回采保留至下一工作面回采結(jié)束，在兩道充填墻體的共同作用下，充分緩解頂板的壓力，使沿空留巷在多次采動影響中保持相對穩(wěn)定。
[0021](3)實現(xiàn)厚煤層大采高采煤工作面沿空留巷，大大提高了煤炭采出率。厚煤層采煤工作面之間常常留設(shè)數(shù)十米寬的煤柱，造成極其嚴重的資源損失，本發(fā)明為厚煤層大采高工作面提供了無煤柱沿空留巷方法，消除了工作面之間的遺留煤柱，顯著提高了煤炭的采出率。
[0022](4)通過充填墻體的碳化分解，消除了墻體上下的應(yīng)力集中。工作面回采結(jié)束后，向通風管路內(nèi)注入二氧化碳，促使充填墻體自內(nèi)部迅速碳化分解、充填墻體消除，避免了因充填墻體遺留而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，在煤層群賦存條件下實現(xiàn)對上下鄰近煤層的充分卸壓，有利于采掘空間維護、瓦斯抽采以及動力災害防治。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的厚煤層大采高沿空留巷的平面示意圖；
[0024]圖2是圖1的A-A剖面圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的通氣管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1_上區(qū)段采煤工作面；2_下區(qū)段采煤工作面；3_運輸巷；4_軌道巷；5-下區(qū)段采煤工作面軌道巷；6-切眼；7-下區(qū)段采煤工作面切眼；8-采空區(qū)；9_柔性模袋；10-通風管；10-1-通氣管；10-2-螺紋管；10-3螺紋套管；10-4-通氣管分支；10_5_通氣孔；11_巷旁支撐墻體；12_沿空留巷；13_壓力緩沖墻體；L-水平距離；S-沿空留巷一側(cè)采高的控制范圍。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的厚煤層大采高沿空留巷方法，在開采上區(qū)段采煤工作面I時，先開掘下區(qū)段采煤工作面2的下區(qū)段采煤工作面軌道巷5和下區(qū)段采煤工作面切眼7，連同上區(qū)段采煤工作面I的運輸巷3、軌道巷4和切眼6，構(gòu)成上區(qū)段采煤工作面I的通風系統(tǒng)；