工作面切頂卸壓方法與流程
2023-05-12 08:30:22
本發明涉及煤礦工作面開採方法，特別涉及一種工作面切頂卸壓方法。
背景技術：
現有的煤礦工作面在開採過程中，如圖1所示，是將經過採煤之後的工作面巷道1與煤層2的未開採部分之間留設一段煤柱21，在該段煤柱21的前方布置下一工作面巷道3，以便進行後續的開採。在留設煤柱21之後，原工作面巷道1上方的頂板4由於失去煤層2的支撐而自然塌陷。現有技術具有如下的問題：首先，由於頂板冒頂、大面積來壓等動壓顯現，造成原有順槽巷道大變形、工作面頂板難維護等災害問題，影響礦井的安全生產；其次，留設煤柱21根據巷道巖性、厚度確定，一般長達10米以上，造成資源浪費；再者，由於回採工作面壓力一般超前工作面煤壁6至12米，採動超前壓力高，造成事故多發。
技術實現要素：
本發明的目的是提出一種工作面切頂卸壓方法，以解決現有技術存在的問題。為實現上述目的，本發明提出一種工作面切頂卸壓方法，包括如下步驟：步驟（A）：利用支護裝置從距離煤層工作面第一距離的位置從頂板下方由下向上進行支護；以及步驟（B）：從所述支護裝置遠離所述煤層工作面的一側由所述頂板下方向上切頂。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述步驟（B）包括：步驟（B1）：沿第一方向順著所述煤層工作面前方兩側的第一巷道和第二巷道由下向上切頂；以及步驟（B2）：沿第二方向順著切頂線向上切頂，其中所述第二方向垂直於所述第一方向。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述切頂線平行於所述煤層工作面。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述切頂線與所述煤層工作面之間具有切縫間距，所述切縫間距小於所述頂板的周期來壓布距。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述步驟（B1）和所述步驟（B2）中的切頂深度為所述煤層工作面高度的1.5倍。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述步驟（B1）先於所述步驟（B2）執行。在本發明工作面切頂卸壓方法的一實施例中，所述支護裝置為恆阻大變形錨杆或恆阻大變形錨索。應用本發明的工作面切頂卸壓方法，可以避免頂板冒頂、大面積來壓等動壓顯現造成的順槽巷道大變形、避免工作面頂板難維護等災害問題，降低了事故的發生。同時，相比於需要留設煤柱的現有技術，本發明同時能夠減少資源的浪費。附圖說明圖1所示為現有的煤礦採場工作面開採的示意圖。圖2為煤礦採場的主視示意圖，顯示出本發明一實施例的煤礦採場工作面切頂卸壓方法。圖3為圖2的仰視示意圖，顯示出本發明一實施例的雙向正交切頂的切割方向。具體實施方式圖2為煤礦採場的主視示意圖，顯示出本發明一實施例的煤礦採場工作面切頂卸壓方法。如圖2所示，本發明一實施例中採用新的煤礦採場工作面切頂卸壓方法，避免現有技術中存在的問題。本發明一實施例的煤礦採場工作面切頂卸壓方法包括如下步驟：步驟（A）：從距離煤層工作面10第一距離d1的位置從頂板20下方由下向上採用支護裝置30支護；支護裝置30一般為錨杆、錨索，還可以是其他類型的之弧裝置。另外此處的第一距離d1是與巖石特性、壓力影響範圍有關，可以根據現場的監測計算來確定，一般來說，該第一距離d1小於頂板20的周期來壓布距。步驟（B）：從支護裝置30遠離煤層工作面10的一側，由頂板20下方向上切頂。在上述步驟（B）中，優選使用雙向正交切頂方法進行切頂，減弱採動影響，實現採場礦壓可控。雙向正交切頂方法如圖3所示。圖3為圖2的仰視示意圖，顯示出本發明一實施例的雙向正交切頂的切割方向。其中圖3中的A方向為工作面架前的橫向切頂方向，B方向為工作面架前的縱向切頂方向，即順槽切頂方向。本實施例中是利用頂板預裂切縫技術沿著圖3中的A方向和B方向進行工作面架前橫向切頂和縱向切頂。圖3中上方和下方分別顯示煤層開採中所布置的第一巷道22和第二巷道23，第一巷道22和第二巷道23位於煤層工作面10的前方兩側。其中，橫向切頂是沿著圖3中第一巷道22和第二巷道23的延伸方向進行切頂。縱向切頂是沿著圖3中的切頂線24進行切頂。如圖3所示，縱向切頂的切頂線24平行於煤層工作面10，且與煤層工作面10之間具有一切縫間距d，切縫間距d的長度應小於所監測到的工作面周期來壓布距，以避免頂板由於來壓斷裂。監測工作面周期來壓布距屬於本領域公知的內容，在此不再贅述。從上述可知，步驟（B）可包括以下兩個步驟：步驟（B1）：沿第一方向A順著第一巷道22和第二巷道23由下向上切頂；以及步驟（B2）：沿第二方向B順著切頂線24向上切頂，其中第二方向B垂直於第一方向A。上述步驟（B1）和（B2）可以先後進行，其順序並不限為先執行步驟（B1）或步驟（B2）。請參考圖2，步驟（B2）是沿著圖2中的虛線C由下向上切頂。其中，向上切頂的深度d2即圖2中C處的切縫的高度可以根據開採厚度、頂板巖性等參數綜合分析、計算求得。切頂的深度d2是屬於本領域所能輕易分析和計算得出的內容，例如，在一實施例中，切頂的深度d2約等於煤層工作面10高度的1.5倍。步驟（B1）中切頂的深度可以與步驟（B2）中切頂深度相同，在此不再贅述。在步驟（B）中，利用雙向正交切頂方法消除了現有技術的超前動壓影響。另外，本發明一實施例的工作面切頂卸壓方法還可以包括步驟（C）：通過錨索並優選為恆阻大變形錨索25加固切頂線24前方（即切頂線24靠近煤層工作面10的一側）頂板20，保證頂板20的巖層在來壓期間的穩定。在本實施例中，是將恆阻大變形錨索25由下向上地插入頂板20中，以進行加固。恆阻大變形錨索25屬於現有技術。例如，已被中國專利公開號為CN101858225A的專利申請或中國專利公開號為CN102296604A的專利申請公開。另外，本實施例在步驟（B）之後還可以利用遠程災害實時監測和預警系統對雙向切頂後工作面礦壓變化情況實時監測，確保工作面採場的穩定。上述遠程災害實時監測和預警系統的內容同樣屬於本領域公知的內容，例如從中國建築工業出版社2012年6月出版的「區域性工程災害遠程監控預警一體化綜合管理系統研究及應用」（ISBN：9787112143825）一書公開。應用本發明的工作面切頂卸壓方法，可以避免頂板冒頂、大面積來壓等動壓顯現造成的順槽巷道大變形、避免工作面頂板難維護等災害問題，降低了事故的發生。同時，相比於需要留設煤柱的現有技術，本發明同時能夠減少資源的浪費。雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離本發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在所附權利要求所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效範圍內的全部變化和改型都應為所附權利要求所涵蓋。