[发明专利]长壁工作面隅角后方采空区顶板的跨断方法有效

专利信息
申请号: 201911061237.X 申请日: 2019-11-01
公开(公告)号: CN110671109B 公开(公告)日: 2021-07-09
发明(设计)人: 高玉兵;付强;何满潮;高海南 申请(专利权)人: 中国矿业大学(北京)
主分类号: E21C41/18 分类号: E21C41/18;F42D3/04
代理公司: 北京律智知识产权代理有限公司 11438 代理人: 阚梓瑄;孙宝海
地址: 100083 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 工作面 后方 采空区 顶板 方法
【说明书】:

发明涉及采煤技术领域,提供了一种长壁工作面隅角后方采空区顶板的跨断方法,该方法包括:获得采空区顶板的断裂步距;在巷道的顶板上加工第一裂缝,第一裂缝沿第一方向延伸;在巷道的顶板上加工多条互相平行的第二裂缝,多条第二裂缝沿第二方向且自第一裂缝向煤层延伸,第一方向垂直于第二方向;其中,相邻两条第二裂缝之间的距离等于断裂步距,第一裂缝和多条第二裂缝均位于工作面的前方。由于第一裂缝和第二裂缝的成型在巷道内完成,且均位于工作面前方,使得该方法在施工过程中,在不影响工作面开采效率的前提下,既保证了开采速度,又能够加快采空区顶板的垮落。

技术领域

本发明总体来说涉及采煤技术领域,具体而言,涉及一种长壁工作面隅角后方采空区顶板的跨断方法。

背景技术

目前我国90%以上的矿井均采用长壁式开采技术采煤,长壁式开采工作面长度少则30米~40米,多则200米左右或更长。长壁式开采技术采煤的特点是:回采工作面长;工作面两端有可供运输、通风和行人的巷道;回采工作面向前推进时,巷道必须不断支护;采空区随工作面向前推进要按一定方法及时处理。

如图1所示,示意性地示出了长壁工作面平面布置图。随着工作面1向前推进,采空区3的顶板会按照一定的周期来压步距垮落。对于低强度、小厚度、不完整的软弱顶板(泥岩、砂质泥岩等),工作面1开采过后采空区3的顶板会及时垮落。但对于高强度、大厚度、较为完整的坚硬顶板(灰岩、硬质砂岩等),工作面开采过后采空区3的顶板不会及时垮落,随着工作面1的推进,采场内部形成的顶板悬顶面积逐渐增大,如果不能得到有效的垮落,将会加大采场区域支护的强度和难度。同时,当工作面不断的向前推进,采空区3坚硬顶板的周期来压步距不断增大,且集聚了大量能量,当上覆岩层载荷和顶板自重达到顶板破断条件时,就会发生采空区3顶板大面积整体断裂垮落,易形成强力风波,诱发有限区域飓风事故,破坏巷道设施和造成人员伤亡,影响矿井正常生产,而且在强烈冲击作用下,会引起火花,容易造成煤尘爆炸等危险。

随着工作面不断向前开采,由于采空区3的实体煤帮33和巷道内支护结构共同支撑采空区3的顶板,在回风巷道4与采空区3交界处的后方,以及运输巷道5与采空区3交界处的后方分别形成了难垮落三角区,该三角区分别为上隅角31后方和下隅角32后方。上隅角31为采煤工作面的回风侧,同时靠近回风巷上帮和采空区边缘的三角地带。该区域通风不好,温度湿度较高,容易积聚采空区和采面交汇释放的瓦斯和有害气体,瓦斯和有害气体浓度较高,倘若出现大型冲击垮落,很容易引起气体爆炸。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种长壁工作面隅角后方采空区顶板的跨断方法,以解决现有技术中的隅角后方采空区顶板的难垮落问题。

为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:

根据本发明的一个方面,提供了一种长壁工作面隅角后方采空区顶板的跨断方法,包括:获得采空区顶板的断裂步距;在巷道的顶板上加工第一裂缝,所述第一裂缝沿第一方向延伸;在巷道的顶板上加工多条互相平行的第二裂缝,多条所述第二裂缝沿第二方向且自所述第一裂缝向煤层延伸,所述第一方向垂直于所述第二方向;其中,相邻两条所述第二裂缝之间的距离等于所述断裂步距,所述第一裂缝和多条所述第二裂缝均位于工作面的前方。

根据本发明的一实施方式,在巷道的顶板上加工多条互相平行的第二裂缝之后,所述方法还包括:

将工作面向前推进一个所述断裂步距,随着工作面的液压支架前移,隅角后方采空区顶板在周期来压和所述第一裂缝和所述第二裂缝的共同作用下,隅角后方采空区顶板实现垮落。

根据本发明的一实施方式,所述在巷道的顶板上加工第一裂缝,包括:

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