煤层群下行式开采下部煤层的停采方法

摘要

本发明公开了一种煤层群下行式开采下部煤层的停采方法。当工作面煤壁至停采线30m时，开始调整工作面，沿煤层顶、底板开采，将工作面调直、调平，使工作面坡度一致并使采高控制在2.4-2.5米；工作面距停采线11m范围内铺设双层菱形金属网，有效的控制了煤层群下行式开采下部煤层的顶板破碎难以支护的情况。工作面停采后支架主梁上顶板用两排工字钢呈迈步式加强顶板支护，支架顶梁下面紧贴座箱支设φ≥0.18米木点柱两根；机道顶板采用两排锚索、三排锚栓并结合斜挑梁配合液压单体联合支护，有效的控制了煤层群下行式开采下部煤层在由于上覆煤层支承压力和煤岩体内的应力及超前应力的影响，顶板极易离层的情况。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体是一种煤层群下行式开采下部煤层的停采方法。

背景技术

开采近水平及缓斜煤层群时，通常采用下行式开采顺序，因为下行式开采简单，对下层煤影响小，有利于下层煤的开采和巷道维护。但是当煤层间距较小时，上层煤开采后形成的支承压力可能传递到下层煤中，同时随着开采深度的增加煤岩体内的应力绝对值就越大，冲击地压发生的频次和强度也越大。因此上层煤开采后形成的支承压力和开采深度的增加产生的应力对下部层煤的停采带来很大的影响，分析常规的停采工艺存在以下几点缺陷：（1）在停采刷大过程中，由于上覆煤层支承压力和煤岩体内的应力及超前应力的影响，顶板极易离层，严重时发生漏顶事故，难以控制。（2）停采工艺适应性差，针对相对复杂的地理因素难以保证支护质量。（3）停采过程中，机道作业人员多，时间长，安全隐患较大。

发明内容

本发明的目的是解决目前下行式开采下部煤层工艺中存在的顶板易离层、支护质量差的缺陷，提供一种煤层群下行式开采下部煤层的停采方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种煤层群下行式开采下部煤层的停采方法，包括步骤：

（1）当工作面煤壁至停采线30m时，开始调整工作面，沿煤层顶、底板开采，将工作面调直、调平，使工作面坡度一致并使采高控制在2.4-2.5米；

（2）工作面距停采线11m范围内铺设双层菱形金属网，有效的控制了煤层群下行式开采下部煤层的顶板破碎难以支护的情况。

（3）工作面停采后支架主梁上顶板用两排工字钢呈迈步式加强顶板支护，支架顶梁下面紧贴座箱支设φ≥0.18米木点柱两根；机道顶板采用两排锚索、三排锚栓并结合斜挑梁配合液压单体联合支护，有效的控制了煤层群下行式开采下部煤层在由于上覆煤层支承压力和煤岩体内的应力及超前应力的影响，顶板极易离层的情况。

本发明针对煤层群下行式开采下部煤层停采时受到上覆煤层支承应力和煤岩体内的应力作用以及复合型顶板的难以管理和控制此停采技术有了进一步的提升和改进。本发明的停采方法简单，具有良好的针对性和稳定性，相对常规停采方案对停采区域的顶板管理得到了良好的保证和决定性的控制，同时有很强的适应性，在各种复杂的地质条件下可得到很好的推广与应用。

附图说明

图1为停采支护平面图。

图2为停采支护断面图（图1的A-A剖面图）。

图中，1-金属网，2-工字钢，3-木点柱，4-锚索，5-锚栓，6-墩柱，7-单体柱。

具体实施方式

本发明所述的一种煤层群下行式开采下部煤层的停采方法，包括步骤：

（1）当工作面煤壁至停采线30m时，开始调整工作面，沿煤层顶、底板开采，将工作面调直、调平，使工作面坡度一致并使采高控制在2.4-2.5米；

（2）工作面距停采线11m范围内铺设双层菱形金属网（1）；

（3）工作面停采后支架主梁上顶板用两排工字钢（2）呈迈步式加强顶板支护，支架顶梁下面紧贴座箱支设φ≥0.18米木点柱3两根；机道顶板采用两排锚索（4）、三排锚栓（5）并结合斜挑梁配合液压单体联合支护。

下面以大同煤矿集团晋华宫矿301盘区煤层群为例对本发明要求保护的技术方案做具体说明。

301盘区为近水平煤层群，由上至下主要分为7#层、10#层、12#层、12^-3#层，其层间距分别为61.02m、38.07m、26.79m。采用下行式开采顺序，7#层、10#层、12#层均已采空。现开采12^-3#层，开采平均深度为308.55m，与上覆12#层层间距仅为26.79m。上覆12#层开采后形成的支承压力传递到12^-3#层煤中，对12^-3#层的停采带来极大的影响。同时12^-3#层为复合型煤层，顶板极难控制。

以12^-3#层301盘区8116工作面为例：12^-3#层301盘区8116工作面走向长度为728米，工作面倾斜长度为160米，煤层平均厚度为2.42米。煤层伪顶为0.4米粉、细砂岩；直接顶为粉砂岩、煤层，厚度3.1米；老顶为中、细砂岩互层，厚度为13.1米。工作面安装使用ZZS5600/14/28型液压支架110架，MG300/700-QAWD型采煤机一部，SGZ764/630型刮板输送机一部，SGZ830/200型转载机一部, PCM160型破碎机一台，SSJ1000/200型皮带输送机一部,各种移动变压器、开关等。对应上覆12层8118与8116工作面煤柱形成的支承压力分布在12^-3#层301盘区8116工作面66^#—81^#支架上覆，预计影响范围在60^#—87^#，与顺槽巷平行向外延伸至盘区轨道巷。结合以上因素，采取停采方案如下：

停采方法，如图1和图2所示。工作面割煤方式为单向割煤，上头割实刀，下尾返空刀，当工作面开采至距停采线30m时，开始调整工作面，沿煤层顶、底板开采，将工作面调直、调平，使工作面形成坡度一致并保证采高控制在2.4-2.5米。停采后支架前探梁前端距工作面煤壁2.4米，确保支架有足够的行程。

工作面距停采线11m范围内铺设双层菱形金属网。当开采至距停采线11米时开始铺网，铺网要求为双层菱形金属网1，规格1.7米×3.7米；保证压入古塘长度不小于1.5米。

工作面停采后支架主梁上顶板用两排工字钢2呈迈步式加强顶板支护。当工作面推采至距停采线6米、4.2米时沿工作面在支架顶梁上垂直支架铺设4.5米长两排工字钢2加强顶板支护，工字钢2要铺在金属网1下面，两排工字钢2呈迈步式搭接。支架顶梁下面紧贴座箱支设φ≥0.18米木点柱3两根。

机道顶板采用两排锚索4、三排锚栓5并结合斜挑梁配合液压单体联合支护。在施工时，必须对机道裸露的顶板及时进行支护。第一排锚索4和锚栓5打在支架中心线位置与支架前探梁间距0.3米，锚索4间距3米，锚栓5间距3米，锚索4与锚栓5呈迈步式分布；第二排锚栓4间距1.5米，距第一排锚索0.75米；第三排锚索4和锚栓5，锚索4间距3米，锚栓5间距3米，距第二排锚栓0.75米；锚索4所上250mm×250mm钢垫，锚栓5所上W型钢带规格为450mm×250mm×4mm；第一排锚索4与第三排锚索4呈“三花”布置，所用W型钢带垂直煤壁布置。

停采后，头、尾端头用墩柱6支护，每组墩柱3根。若两安全出口处支架端头距煤壁小于1米时，在支架切顶线处支设三根木点柱3，间距0.3米，若距煤壁大于1米时，切支架主梁0.3米处平行顺槽巷道支设3组墩柱6，间距1米，墩柱6于煤壁之间根据实际情况架设井字木垛两垛。在所有支架顶梁下面紧贴座箱前每架支设φ≥0.18米两根木点柱3，对应上覆12层8118与8116工作面煤柱形成的支承压力区域及60#-87#支架下每架增加一根单体柱7加强支护。木点柱3规格为φ≥0.18米。支柱要求支在实底上，背稳打牢。在作业当中，一定要先支设木点柱3再撤掉单体柱7。

停采区域内：头巷与工作面煤壁对应安全出口处需支设两排共5组墩柱6加强顶板支护，第一排支设3组，间距1米；第二排支设2组，间距1.5米，距第一排1米。

两顺槽巷道超前20米范围内用吊棚结合两排液压单体柱7联合支护，单体柱7支设在棚梁两端，不得支设在棚梁下端，吊棚间距1.5米，单体柱间距1.5米。

所有工字钢梁2、锚索4、锚栓5均在金属网1下进行支护，保证金属网1的铺设质量。

对支护材料要求，锚栓为φ18×2000mm，锚索φ15.24×5500mm，所有木点柱小头直径不得小于180mm。

刷大完毕后，在每个支架与向头方向前一个支架所成20-30度角架一根3.7米长的工字钢2，工字钢2靠支架一端支在前探梁上，另一端紧贴煤壁并用液压单体柱支撑。工字钢2要将金属网1压平，没接顶的地方要刹顶，单体柱7要升紧升牢并支在实底上。

煤层群下行式开采下部煤层的工作面停采实施此方案后停采工艺简单，具有良好的适应性和稳定性，相对常规停采方案对停采区域的顶板管理得到了良好的保证和决定性的控制。通过对同煤集团晋华宫矿12^-3#层301盘区8116工作面的停采工作实际调查得知本工作面停采支护时间为6天，共缩短4天；以本煤层为例，本煤层共设计13个综采工作面，本煤层停采支护时间共缩短52天，相应的，队组可多生产52天，按照本煤层平均日产能力为2500吨来算，吨煤效益按照300元，其经济效益为：Y=2500吨×52天×300元/吨=3900万元。