[发明专利]一种深部大水矿井俯采工作面的波浪式开采方法

说明书

本发明提供了一种深部大水矿井俯采工作面的波浪式开采方法，涉及煤矿开采技术领域，解决了大水矿井俯采工作面积水的问题。该开采方法的步骤包括：确定工作面开采的周期来压步距，根据来压步距确定每个开采分段内的波峰和波谷，并确定割煤的仰角和俯角，在每个分段内采煤机按照仰角和俯角交替推进采煤工作面，在工作面后方形成波浪形底板；工作面后方的波谷位置埋设排水管，并且在回风顺槽的水沟上方设置排水管路，增大顺槽的排水量；设置辅助运输通道排放污水，并在辅助运输通道内安装机械格栅，机械格栅的煤泥通过辅助运输皮带送至运煤系统。本方法改善了俯采工作面的作业环境，避免了设备长期泡水，降低了煤炭含水率，还提升了煤柱承载性。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其是一种应用于深部大水矿井，俯斜开采工作面的波浪式煤矿开采方法。

背景技术

根据“上三带”理论，采煤工作面在回采过程中将形成导水裂缝带。尤其是在深部大水矿井采煤工作面中，一旦导水裂缝带导通煤层上覆含水层，将使得含水层内的水体涌入工作面，影响工作面正常安全生产，俯斜开采工作面所受影响尤甚。覆岩含水层的水大量涌入工作面，将会恶化工作面作业环境，影响工作面采煤机、刮板输送机及液压支架等的正常工作和使用寿命，同时因含水增加降低了煤炭质量。此外，工作面涌水对沿空掘巷工作面所留设的区段小煤柱会造成一定程度的水化损伤破坏，特别是沿空掘巷服务时间较长时，降低了煤柱的承载特性和稳定性，给沿空巷道的安全可靠性带来威胁。

钻探疏水、注浆堵水等传统的顶板水治理方法大多停留在煤层上覆水体的研究层面上，而对于大水矿井，现有技术中还没有从回采方法上根本性的对涌入工作面的顶板水，进行有效治理的技术措施。此外，传统的顶板水治理方法大多需要在工作面回采前实施布设钻孔等措施，使得采掘接替紧张，进而影响正常的采煤工作。特别是，当覆岩含水层较多且含水量较大时，传统的顶板水治理方法无法从根本上解决覆岩含水层水涌入工作面的问题。

工作面回采后的上覆岩层运动规律表明，一般采场条件下，随工作面向前推进，基本顶会发生明显的周期性断裂及回转运动，即发生周期来压现象。由于基本顶周期性断裂时必然会导致覆岩导水裂隙带高度进一步增大，从而导通更大范围的砂岩含水层，导致工作面后方的涌水量随基本顶断裂呈现周期性的突增现象。特别是在俯采工作面，如果不采取切实可行的回采方法和措施，工作面后方的水必然会大量涌入工作面内，影响工作面的正常安全生产。

发明内容

为了从根本上解决深部大水矿井俯采工作面安全生产受水影响的问题，本发明提供了一种深部大水矿井俯采工作面的波浪式开采方法，具体的技术方案如下。

一种深部大水矿井俯采工作面的波浪式开采方法，包括：

步骤S1.确定工作面开采的周期来压步距，并根据周期来压步距确定每个开采分段内的波峰和波谷，设定采煤机割煤的仰角和俯角，采煤机按照设定的仰角和俯角交替推进采煤工作面，在采煤工作面后方形成波浪形底板；

步骤S2.采煤工作面后方的波谷位置埋设排水管，并且在回风顺槽的水沟上方设置排水管路；

步骤S3.设置辅助运输通道排放污水，并在辅助运输通道内安装机械格栅，机械格栅的煤泥通过辅助运输皮带送至运煤系统。

优选的是，波峰和波谷的高度差为m，周期来压步距为C，仰角的大小为α，并且满足

还优选的是，周期来压步距为基本顶的周期来压步距，通过对工作面液压支架工作阻力的监测确定。

进一步优选的是，采煤机割煤的仰角和俯角大小相等，或者俯角的角度大于仰角的角度。

进一步优选的是，仰角和俯角的大小根据采煤机的最大卧底量确定。

进一步优选的是，采煤工作面交替推进的过程具体是，在周期来压之前7-8m，采煤机按照设定的仰角推采至波峰位置；然后采煤机平推采煤工作面，采煤机再按照设定的俯角推采至波谷的位置，完成开采分段内的推采。