一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤支护加固方法

摘要

本发明涉及煤炭开采领域，具体是一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤支护加固方法。解决了采用架棚支护成本高、操作复杂、工人劳动强度大的问题。包括以下步骤，1）在倾斜厚/特厚煤层中采用进风巷沿顶板设置，回风巷沿底板设置的错层位巷道布置，工作面下端通过圆弧段逐渐过渡至水平，下一工作面的回风巷，即巷顶沿空掘巷与上一工作面的进风巷重叠布置。2）巷顶沿空掘巷与上一工作面平行推进。3）从进风巷向巷顶沿空掘巷打锚杆或锚索，或者从回风巷的巷顶沿空掘巷向进风巷安装锚杆或锚索。4）锚杆或锚索贯通中间煤体后，在两条巷道中分别在锚杆或锚索两端安装托盘，加固和支护巷顶沿空掘巷顶煤。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采领域，具体是一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤支护加固方法。

背景技术

我国倾角大于25°的倾斜煤层矿井数占到30%以上，生产能力超过我国煤炭总量的15%。随着易采水平煤层的大量开采，倾斜煤层开采比重还在增加。在倾斜煤层应用走向长壁采煤法面临许多难题，设备下滑等稳定性问题尤为突出。

为解决这些难题，错层位巷道布置技术应运而生。倾斜煤层中错层位工作面下端逐渐变平，从根本上提高了设备和人员的稳定性，已在我国靖远、华亭、唐山、华丰、大远等多个矿区推广应用。其内错式及重叠式巷道布置中接续工作面的回风巷布置在上区段采空区边缘下方，故称之为“巷顶沿空掘巷”。

然而受错层位工作面“三段式”回采工艺限制，巷顶沿空掘巷经验式地采用“金属网+背板+架棚”的被动支护方式；若巷顶沿空掘巷完全沿空，则只能采用三段式回采工艺，即，上区段工作面弯曲段铺网、灌浆，下区段巷顶沿空掘巷及附近在假顶下作业，采用架棚支护，成本高、操作复杂、工人劳动强度大，同时采空区威胁较大；若巷顶沿空掘巷煤留设厚度小于锚杆(索)长度，则无着力点，可锚性差。

然而，研究表明，巷顶沿空掘巷由于布置在采空区边缘下方的卸压区，围岩应力较小，巷道变形量控制难度小，因此，该巷道围岩控制的重点不在于应对和控制围岩高应力，但由于两相邻工作面端部搭接，中间的夹煤则成为围岩控制的重点，即做好巷顶沿空掘巷的控顶。

发明内容

本发明为了解决采用架棚支护成本高、操作复杂、工人劳动强度大，同时采空区威胁较大；若巷顶沿空掘巷煤留设厚度小于锚杆(索)长度，则无着力点，可锚性差的问题，提供一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤支护加固方法。

本发明采取以下技术方案：一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤支护加固方法，包括以下步骤，

1）在倾斜厚/特厚煤层中采用进风巷沿顶板设置，回风巷沿底板设置的错层位巷道布置，工作面下端通过圆弧段逐渐过渡至水平，下一工作面的回风巷，即巷顶沿空掘巷与上一工作面的进风巷重叠布置。

2）巷顶沿空掘巷与上一工作面平行推进，掘进速度与上一工作面推进速度保持一致，使掘进头始终保持滞后上一工作面煤壁2-4 m。

3）选择适宜长度的锚杆或锚索，要求锚杆或锚索的长度略大于重叠处煤体的厚度，随着工作面的推进，每隔一刀或若干刀煤，从进风巷向巷顶沿空掘巷打锚杆或锚索，或者从回风巷的巷顶沿空掘巷向进风巷安装锚杆或锚索。

4）锚杆或锚索贯通中间煤体后，在两条巷道中分别在锚杆或锚索两端安装托盘，并拧紧螺母，形成对拉支护结构，加固和支护巷顶沿空掘巷顶煤。

与现有技术相比，本发明提供的一种倾斜厚/特厚煤层巷顶沿空掘巷顶煤锚杆（索）支护和加固方法对相邻区段间搭接处煤体提出了支护和加固策略，填补了巷顶沿空掘巷锚杆（索）顶煤支护领域的空白，提出的上区段工作面采煤与下区段巷顶沿空掘巷成巷同时平行作业的方法和理念具有开创性的意义。

附图说明

图1为相邻区段回采巷道重叠式布置示意图；

图2为巷顶沿空掘巷与上一工作面推进时间关系；

图3为图2中A处放大图；

图4为头打锚杆作业区示意图；

图5为巷顶沿空掘巷顶板支护示意图。

具体实施方式

下面以唐山矿为例结合附图详细说明具体实施方式。

第一步：煤层倾角30°，煤层厚度10 m，采用错层位巷道布置方法，进风巷沿顶板、回风巷沿底板掘进，工作面下端通过圆弧段逐渐过渡至水平，巷顶沿空掘巷与上一工作面进风巷重叠布置，如图1所示。

第二步：巷顶沿空掘巷与上一工作面平行推进，掘进速度与上一工作面推进速度保持一致，使掘进头始终保持滞后上一工作面煤壁约2-4 m，利用端头充足的自由空间，方便工人在工作面端头实施底板锚杆钻孔和安装程序，如图2所示。

第三步，选择适宜长度的锚杆（索），要求长度略大于重叠处煤体的厚度。唐山矿10m厚煤层、煤层倾角30°情况下的巷顶沿空掘巷顶煤厚度约为7 m，则锚索长度要略大于7m，取值为7.5 m。随着工作面的推进，每隔一刀或若干刀煤，从上一区段进风巷向巷顶沿空掘巷打锚杆（索），或者从巷顶沿空掘巷向进风巷打锚杆（索）。唐山矿滚筒截深为0.6 m，设计锚杆（索）排距为1.2 m，因此工作面每推进两刀煤安装一排顶板锚杆（索）。

第四步，当锚杆（索）贯通中间煤体后，在两条巷道中分别再安装各自锚杆（索）端部的托盘和螺母等结构，形成对拉支护结构，加固和支护巷顶沿空掘巷顶煤。如图3所示。