[发明专利]适用于厚煤层综采放顶煤的无煤柱自成巷开采方法

说明书

本申请涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种适用于厚煤层综采放顶煤的无煤柱自成巷开采方法，其包括以下步骤：对巷道的顶板和两帮进行补强支护；施工顶板切缝爆破，形成预裂切缝；沿留巷架设巷内临时支护装置及挡矸装置；靠近留巷侧工作面端头的预设距离内不放煤；成巷稳定后，撤掉巷内的临时支护装置，并封闭采空区，留巷完成。顶板切缝爆破，更有利于采空区岩层的垮落，使切缝内岩层垮落后能较好地充填回采空间，留巷顶板在侧向形成了短臂梁结构，避免了在采空区形成较长悬顶，改善了沿空留巷围岩应力；留巷侧工作面端头一定范围内不放煤，进一步保证留巷侧空区填充效果，有效的限制了基本顶块体的旋转下沉，大大降低了对于留巷稳定性的影响。

技术领域

本申请涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种适用于厚煤层综采放顶煤的无煤柱自成巷开采方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，其储量丰富。在我国探明的煤炭储量当中，厚煤层的储量就占44％，这是我国的资源优势。针对厚煤层的综采放顶煤技术由于其安全、高效以及低成本的特点已成为我国厚煤层开采技术的重要发展方向。然而由于厚煤层采高大，煤层开采后，采空区空间大，大采高引起的采场顶板覆岩活动范围增高，尤其在坚硬顶板条件下，容易造成悬顶面积过大，引发巨大的采场压力，造成沿空巷道很难维护。同时由于顶煤放出不充分，容易导致空区内余煤残留，容易导致空区发火自燃等一系列安全问题。目前厚煤层放顶煤开采多采用留设煤柱来支撑顶板，同时封闭采空区。这种方法存在着许多的不利条件，如果留设煤柱过小，则煤柱难以支撑采场顶板压力，容易导致严控巷道被压坏；若留设煤柱过大，虽然可以支撑采场顶板压力，但是会浪费大量煤炭资源无法回采，造成资源损失和浪费并且留设煤柱会引起煤与瓦斯突出，冲击矿压等严重灾害，造成设备损毁和人员的巨大伤亡，安全隐患巨大。

无煤柱自成巷技术是指通过对回采巷道进行补强支护后，在巷道将要形成采空区侧进行定向预裂爆破，将顶板按照设计位置进行切缝，切缝结束后随着工作面煤层的回采，在矿山压力作用下，采空区顶板沿着预裂切缝垮落形成巷帮，利用原巷道部分空间和支护自动形成新巷道，作为下一工作面的回采巷道的技术。无煤柱自成巷开采技术通过采用预裂爆破、恒阻锚索补强支护、架后挡矸等技术手段，减弱了采场顶板作用于巷道的压力，取消了区段煤柱提高了资源回收率，能够少掘进一条顺槽，降低了万吨掘进率，具有良好的应用前景，已成为煤炭行业技术发展的主流趋势。

然而当前无煤柱自成巷技术主要应用于厚度不大于4m的煤层，近年来随着技术的发展，无煤柱自成巷技术逐渐应用于厚煤层，但是上述厚煤层均采用普通综采技术，针对厚煤层放顶煤开采条件下的无煤柱自成巷技术从未见相关报道。厚煤层放顶煤开采条件下如果采用传统的中厚煤层沿空留巷方式，需要对巷道顶板支护是采用的锚索长度为3倍左右的采高，厚煤层的综采厚度在8-15m以上，需要的锚索长度达到30m左右，现有技术无法实现。厚煤层放顶煤开采条件下，在工作面后方采空侧的顶煤和直接顶在巷旁充填体早期支护阻力和岩层自重作用下沿巷旁充填体边缘破断，此阶段基本顶的块体会随着直接顶的垮落发生旋转下沉，对于留巷的稳定性会产生较大影响，特别对于厚煤层的放顶煤开采方式，采场顶板活动范围增高，加之顶煤的不断放出，对留巷顶板扰动更为剧烈；由于煤层较厚，留巷巷道顶板常常为煤体，相比岩石其强度低，更为松散，在多次扰动作用下更容易破裂失稳，因此，厚煤层综采放顶煤条件下沿空留巷上方基本顶块体的旋转运动对留巷的稳定性具有更为严重的影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案。

本申请提供了一种适用于厚煤层综采放顶煤的无煤柱自成巷开采方法。该方法包括以下步骤：

在留巷巷道掘进时期对巷道的顶板和两帮进行补强支护；

超前工作面施工顶板切缝爆破，炮孔布置在回采侧巷角线区域，形成预裂切缝；

沿留巷架设巷内临时支护装置及挡矸装置；