[发明专利]一种倾斜厚煤层一次采全高巷道布置及顶板支护方法

说明书

本发明公开了一种倾斜厚煤层一次采全高巷道布置及顶板支护方法，先测量当前煤层断面厚度及倾角，然后根据测量获得的数据结合特定的公式条件先确定当前煤层断面的巷道布设位置，接着根据确定的巷道布设位置并结合锚杆长度，确定预掘进的巷道断面形状及顶板支护方式，在掘进过程中采用确定的支护方式，在掘进一段距离后，在当前煤层断面重复上述确定过程，接着按照重新确定的巷道布设位置和巷道断面形状继续掘进巷道，如此重复，从而能根据煤层断面的厚度及倾角的变化，及时调整巷道掘进的位置、形状及支护方式，最终完成整个煤层的巷道安全掘进过程。从而在实现巷道容易维护且保证生产安全的前提下，还能有效提高资源回收率和巷道掘进效率。

技术领域

本发明涉及一种巷道布置及顶板支护方法，具体是一种倾斜厚煤层一次采全高巷道布置及顶板支护方法。

背景技术

在倾斜厚煤层工作面一次采全高的工况下，巷道布置方式将直接影响工作面生产安全和资源回收率；在倾斜厚煤层中若巷道仍沿顶、底掘进，巷道则会因高度增加导致断面过大，造成支护困难，也增大了巷道失稳风险。若巷道按常规断面掘进，则涉及到巷道在煤层中所处位置的问题，目前巷道的布设主要分成三种，第一种，根据顶板或煤层硬度选择沿顶掘进，斜梯形断面有利于巷道掘进和维护，但这种方式不利于工作面资源回收和辅助运输；第二种，将巷道布置在煤层中，巷道断面为梯形或矩形，则会导致巷道围岩结构变差，但可通过加长锚杆、索将顶板锚固到上方稳定围岩中，采用该种布置方式，降低了巷道与工作面间的物资运输困难性；第三种，巷道沿底布设，这种布设方式使得巷道顶板支护条件进一步劣化，但工作面资源回收率最高，最有利于巷道与工作面间的物资运输。因此上述三种巷道布设方式自身均存在优缺点；因此如何能根据倾斜厚煤层工作面的实际情况，确定巷道的布设位置及支护方法，进而在实现巷道容易维护且保证生产安全的前提下，还能有效提高资源回收率和巷道掘进效率，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种倾斜厚煤层一次采全高巷道布置及顶板支护方法，能根据倾斜厚煤层工作面的实际情况，确定巷道的布设位置及支护方法，进而在实现巷道容易维护且保证生产安全的前提下，还能有效提高资源回收率和巷道掘进效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种倾斜厚煤层一次采全高巷道布置及顶板支护方法，具体步骤为：

A、测量当前煤层断面的参数及确定预掘进的巷道相关参数：

测量确定倾斜厚煤层断面的厚度H₁及当前断面的煤层倾角α，确定现场使用的锚杆长度l，预先设计巷道的下帮高度H₂₁、上帮高度H₂₂，在相同地质条件下，巷道的稳定性随巷道断面面积增大而降低，在满足生产要求的情况下，应尽可能减小巷道断面，因此H₂₁和H₂₂的取值范围确定为3～4m；其中巷道的上帮设定为距离倾斜厚煤层较高端最近的一帮，巷道的上帮设定为距离倾斜厚煤层较低端最近的一帮；

B、确定当前煤层断面的巷道布设位置：

①在保证巷道掘进后服务期间的稳定性前提下，为了最大化巷道与工作面间的物资运输效率，优先采用巷道沿底板布置的方式，此时，根据步骤A确定的参数，煤层厚度与巷道下帮顶角到煤层顶部的距离需满足的条件为：

H₁-H₂₁*cosα≤2 (1)

若当前煤层断面满足公式(1)的条件，则确定当前煤层断面采用巷道沿底板布置的方式；否则进入步骤②；

②在当前煤层断面不满足公式(1)的条件下，说明煤层厚度较大，此时选择将巷道布置在煤层中部的方式，且需满足如下条件：

式中，H₃为巷道底板到煤层底部的垂直距离，单位为m；