[发明专利]一种放顶煤沿空留巷折减煤柱采煤法

说明书

本发明公开了一种放顶煤沿空留巷折减煤柱采煤法，在工作面回采过程中不保留护巷煤柱，而是在工作面的第一端头设支护钻孔，利用液压撑杆对工作面的第一端头区域进行支护，工作面其余区域则采用放顶煤液压支架进行支护，对液压支架支护区域的顶煤进行冒放并回收，而液压撑杆上的托盘则在矿山压力形成的高应力作用下发生失效，使得第一端头区域的顶煤垮落碎胀，并充满采空区，高应力将压缩液压撑杆，锚固预裂头上的破碎钩将对煤层基本顶进行破坏，改变其连续性，通过对垮落煤体进行注浆以形成沿采空区边缘维护沿空留巷巷道的折减煤柱。该方法实现了原煤煤柱折减与护巷煤柱的加固密封，在最大程度降低资源浪费的同时，提高支护效果与经济效益。

技术领域

本发明属于放顶煤技术领域，尤其涉及一种放顶煤沿空留巷折减煤柱采煤法。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，其安全高效开采事关我国能源战略安全。沿空留巷和沿空掘巷作为我国煤矿安全高效开采的关键实现途径，具有节省巷道开挖工程量，便于后期巷道维护优点而被广泛应用于我国煤矿开采工程中，节省了大量的工程量，产生了显著的安全与经济效益。巷旁煤柱留设与支护是沿空掘巷发挥效果的关键。当前为防止煤柱失稳与漏风等导致沿空留巷的巷道变形、采空区火灾等难题，普遍采用巷旁留设大尺寸完整煤柱(煤柱宽度40m左右)与锚杆支护、巷道表面密闭等方法进行巷旁处理，导致了大量的煤炭资源损失与高昂的巷旁支护成本。此外，由于留设的煤柱大多处于采煤工作面端头附近，矿山压力显现明显，在沿空掘巷实施的过程中，在当基本顶为坚硬顶板时，顶板连续性较好，不易垮落，为应力沿巷道轴向方向的大范围传播提供条件，常常导致煤柱应力的持续增加，威胁煤柱安全。此外，传统的沿空留巷技术，是在工作面推进过程中，加强需要保留巷道的支护，巷道沿着采空区布置，导致巷道与采空区联通。在此情况下，为增强巷道的稳定性，防止下一工作面新鲜风流进入采空区，通常对沿空留巷采空区一侧进行人工支护与密封，不仅代价高昂、工序复杂，且稳定性较差，经常导致采空区漏风，巷旁人工支护损坏等，严重制约了沿空掘巷与沿空留巷技术的推广。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种放顶煤沿空留巷折减煤柱采煤法，旨在实现原煤煤柱折减与护巷煤柱的加固密封，在最大程度降低资源浪费的同时，提高支护效果与经济效益。

为此，本发明实施例提供的放顶煤沿空留巷折减煤柱采煤法，包括如下步骤：

步骤一、在工作面回采过程中不保留护巷煤柱，而是在工作面的第一端头处向上打钻形成延伸至煤层基本顶的支护钻孔，然后将液压撑杆放入支护钻孔中，并使液压撑杆上的锚固预裂头位于煤层基本顶中,启动液压泵进行加压，使得液压撑杆底部接地，利用液压撑杆对工作面的第一端头区域进行支护，工作面其余区域则采用放顶煤液压支架进行支护；其中，第一端头是指工作面位于沿空留巷巷道一侧的端头；

步骤二、在液压撑杆上安装拖住顶煤的托盘，实现工作面煤层截割时第一端头上方顶煤的悬吊与支撑；

步骤三、对液压支架支护区域的顶煤进行冒放并回收，而液压撑杆上的托盘则在矿山压力形成的高应力作用下发生机械失效，使得工作面的第一端头区域的顶煤垮落碎胀，并充满采空区；

步骤四、顶煤垮落碎胀过程中，高应力将压缩液压撑杆，锚固预裂头上的破碎钩将对煤层基本顶进行破坏，改变其连续性，使得之后形成的折减煤柱处于应力降低区，以增强煤柱的稳定性；

步骤五、重新启动液压泵对液压撑杆进行持续加压，使得锚固预裂头上升，以咬合未被破坏的煤层基本顶；接着，通过对垮落煤体进行注浆以形成沿采空区边缘维护沿空留巷巷道的折减煤柱。

具体的，所述液压撑杆包括液压缸、与所述液压缸的活塞杆固定连接的顶杆，所述锚固预裂头固定设置在所述顶杆的顶部，所述液压泵与所述液压缸连通。

具体的，所述锚固预裂头包括与所述顶杆连接的支撑杆、均匀分布在所述支撑杆外的弧形锚固板以及连接在所述支撑杆与所述弧形锚固板之间的连接杆，所述弧形锚固板的外表面上设有所述破碎钩。