[发明专利]基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法

说明书

本发明提供了一种基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，涉及煤矿开采技术领域，改善了深井沿空留巷中的通风和支护。其步骤包括：确定顶板地质条件，根据顶板地质条件确定爆破参数，数值模拟不同厚度的下位关键层的断顶卸压效果，确定巷道的断顶参数；然后在试验巷道内施工爆破，并在巷道内的围岩布置位移监测站、锚杆和锚索受力监测站；修正支护参数，在沿空留巷的巷道内施工爆破，并按照修正后的支护参数进行支护。该方法在煤层顶板偏向实体煤的一侧进行爆破，在预裂煤层顶板的下位关键层，切断了关键层的应力传递，使作用在小煤柱和沿空留巷上的高应力发生转移，从而改善巷道环境，有利于巷道的维护。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其是一种深井小煤柱沿空留巷的卸压和支护方法。

背景技术

随着煤矿浅部资源日趋枯竭，矿井开采深度逐年加大，煤层赋存条件越来越复杂，冲击地压、煤与瓦斯突出、高温热害等问题严重威胁矿井安全生产，同时采掘接续紧张问题也日益凸显，特别是对于老矿井及条件复杂矿井，严重制约矿井的安全高效生产。目前普遍采用的沿空掘巷布置方式，存在采掘接续紧张与高瓦斯矿井工作面串联通风的矛盾；采用宽煤柱护巷方式虽然可以解决上述问题，但这一方面会造成较大的煤炭损失，更重要的是在深井煤柱上必然形成高度应力集中，极易诱发冲击地压灾害事故。

沿空留巷是采用一定技术手段将上一区段的回采巷道保留下来供下一区段使用，该技术具有减少巷道掘进量、提高煤炭资源回收率、实现Y型通风、降低工作面隅角瓦斯积聚等优势。但目前采用的不留煤柱的完全沿空留巷巷旁支护方式(木垛、密集支柱、矸石带、混凝土切块、膏体等)，由于深部矿山压力大，所以现有的支护方式均不能有效解决深部厚煤层高瓦斯矿井通风困难、采空区漏风自然、支护困难等技术难题。另外切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术也已经开始应用，切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术通过顶板定向预裂切缝，强力支护回采巷道顶板，在采空区侧顶板岩层矿山压力作用下，顶板部分岩体沿预裂切缝切落，实现自动成巷和无煤柱开采。但切顶自成巷技术需对沿空留巷进行超强支护，支护的难度大、成本高，并且巷旁挡矸系统难以阻隔有害气体的渗入；此外切顶卸压自成巷无煤柱开采技术受高地压影响严重，所以在深部矿井开采中应用较少。

因此，为了解决深部矿井开采中沿空留巷采掘接续与巷道通风及巷道支护之间的矛盾，一方面不仅需要解决深井通风困难问题，特别是对于高瓦斯矿井，同时还要保证小煤柱起到了隔离上工作面采空区有害气体、水及矸石的作用；另一方面还需要解决采掘接续紧张难题，保证了矿井均衡高效生产。深井沿空留巷因本身地应力高，加上受上工作面和本工作面两次采动动压影响，小煤柱和沿空留巷受到很高的支承压力和采动作用影响，正常开采条件下留巷非常困难。

发明内容

为了改善深井沿空留巷中的通风和支护条件，保证小煤柱的稳定性，有效隔离上工作面的有害气体，本发明提供了一种基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，具体的技术方案如下。

基于顶板下位关键层断顶卸压的深井小煤柱沿空留巷方法，步骤包括：

A.确定煤层顶板的地质条件；

B.根据煤层顶板地质条件确定爆破的断顶参数，所述爆破的断顶参数包括下位关键层断顶的位置和厚度；

C.数值模拟断顶厚度与断顶卸压后围岩变形量和巷道围岩应力之间的关系；

D.根据围岩变形量和巷道应力分布确定巷道的断顶参数；

E.按照断顶参数在试验巷道内施工爆破，并在试验巷道内的围岩布置位移监测站、锚杆和锚索受力监测站；

F.根据试验巷道表面位移曲线、锚杆受力监测曲线和锚索受力监测曲线修正支护参数；

G.在沿空留巷的巷道内施工爆破断顶，并按照修正后的支护参数对沿空留巷的巷道进行支护。

优选的是，顶板的地质条件包括顶板岩性和顶板厚度，所述下位关键层传递来自上覆岩层的应力。