一种急倾斜水平分段放顶煤卸压方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种急倾斜水平分段放顶煤卸压方法。

背景技术

冲击地压是在高应力作用下，煤岩体积聚的大量弹性变形能瞬间猛烈释放造成的矿井爆炸性动力灾害，常导致巷道、机电设备瞬间遭到破坏，严重时将造成人员伤亡等，给矿井安全高效生产造成了极大影响。急倾斜水平分段放顶煤在开采过程中，顶底板产生夹持作用导致顶板巷处于高应力之下。由于顶板较为坚硬，且在煤体支撑的情况下，导致顶板周围的高应力逐渐转移至巷道底煤中，因此巷道容易出现底鼓现象甚至诱发底煤冲击破坏，目前常用的底煤卸压方法施工困难，方法单一，效果较差，且施工时，影响巷道掘进等其他工序。因此急倾斜水平分段底煤卸压的有效处理，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种急倾斜水平分段放顶煤卸压方法，在不影响工作面生产的条件下，对各分段巷道底煤提前卸压，使矿井生产效率更高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种急倾斜水平分段放顶煤卸压方法，包括以下步骤：

S1、将工作面划分为若干个分段，在第i分段工作面下方第i+2分段工作面沿底板与煤层交界处掘进多用途先导巷；在掘进过程中，多用途先导巷的底板全部布置在煤层底板岩层中，顶板及一侧帮部布置在煤层中；掘进完成之后，对第i分段工作面顶板巷巷道布置卸压钻孔I，用于顶板巷底煤卸压，钻孔长度为：

其中，L为钻孔长度，h为分段垂高，α为煤层倾角，l为工作面宽度；

S2、在多用途先导巷对应的分段，布置卸压钻孔II，用于对上分段工作面顶板巷底煤卸压，钻孔深度为h

S3、在多用途先导巷对应的分段，在其巷道帮部布置一组扇形分布的卸压钻孔III，卸压钻孔III与水平面之间夹角分别为75°-α，90°-α，105°-α，钻孔深度为L＝l cosα；当采取顶板爆破卸压时，钻孔深度延长至L＝l cosα+k+d；

其中，k为坚硬厚顶板与煤层之间间距，d为坚硬厚顶板的厚度；

S4、在多用途先导巷对应的分段，沿水平方向，向顶板巷区域布置一组卸压钻孔IV，钻孔深度为l。

优选地，步骤S2中的卸压钻孔II与巷道顶板的夹角为85°～95°。

优选地，所述多用途先导巷施工为半圆拱形或方形的半煤岩巷道。

优选地，所述卸压钻孔I、卸压钻孔II、卸压钻孔III、卸压钻孔IV均采用大直径钻孔，钻孔直径大于100mm，间隔1～3m布置。

优选地，出现塌孔显现严重或煤体应力过高现象时，直接在原布置大直径钻孔的区域布置爆破孔，采用煤体爆破卸压。

优选地，采用煤体爆破卸压时，相邻的煤体爆破孔组间距5～10m，其中的每个顶煤爆破钻孔孔径为40～46mm，每个顶煤爆破钻孔的装药段不小于孔深的1/2，封孔段长度不小于孔深的1/3。

优选地，布置顶煤爆破钻孔时，以多用途先导巷为参考水平，将煤体爆破孔分为两组：向上分段爆破孔、本分段爆破孔；煤体爆破孔组中的各个顶煤爆破钻孔内的炸药管相应通过起爆线并联形成各个煤体爆破孔分组，相邻的煤体爆破孔组之间不连接；爆破按照从上分段爆破孔到本分段爆破孔进行。

优选地，在多用途先导巷卸压后，沿原卸压钻孔向上方两个工作面开采后的采空区内实施注浆、注氮措施，用于采空区防灭火；当上方两个区段工作面回采完毕后，该多用途先导巷作为本分段工作面的回采巷道使用。

本发明主要通过建立卸压钻孔深度与煤层倾角、各工作面分段垂高及工作面宽度之间的函数关系，实现多用途先导巷向各分段工作面顶、底板巷道底煤卸压钻孔参数化，针对性、实用性更高；在不影响工作面生产的条件下，对各分段巷道底煤提前卸压，使得矿井生产效率更高；巷道距离上分段生产工作面较远，且为岩石巷道，支护简单，不易变形，使用时间长，掘进过程中起到探放水的勘探作用；在对各分层采取卸压措施之后，在原钻孔处向上方工作面采空区内实施注浆、注氮等措施，可实现采空区防灭火，后期可作为本分段工作面的回采巷道，既保证周围工作面煤层有效卸压，又可以减少上分段采空区对下分段工作面的影响，实现了一巷多用，更为矿井有序生产、有效接替提供保障。

附图说明

图1为本发明的工作面布置图；

图2是图1中A向的工作面布置图。

其中：

1，采空区；2，第i分段工作面；3，第i分段工作面底板巷；4，第i+1分段工作面；5，煤层底板；6，第i+1分段工作面底板巷；7，第i+2分段工作面；8，多用途先导巷；9，卸压钻孔IV；10，第i+2分段工作面顶板巷；11，卸压钻孔II；12，第i+1分段工作面顶板巷；13，卸压钻孔I；14，第i分段工作面顶板巷；15，坚硬厚顶板；16，卸压钻孔III。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种急倾斜水平分段放顶煤卸压方法，包括以下步骤：

S1、将工作面划分为若干个分段，如图1、图2所示，采空区1下为第i分段工作面2，第i分段工作面2配置有第i分段工作面顶板巷14、第i分段工作面底板巷3，第i分段工作面2下方为第i+1分段工作面4，第i+1分段工作面4配置有第i+1分段工作面底板巷6、第i+1分段工作面顶板巷12，第i+1分段工作面4下方为第i+2分段工作面7，第i+2分段工作面7配置有第i+2分段工作面顶板巷10，以此类推；在第i分段工作面2下方第i+2分段工作面7沿底板与煤层交界处掘进多用途先导巷8；在掘进过程中，多用途先导巷8的底板全部布置在煤层底板5岩层中，顶板及一侧帮部布置在煤层中，便于布置卸压钻孔和顶煤爆破钻孔，同时，该多用途先导巷8在掘进过程中有煤层探查、探放水的作用；掘进完成之后，对第i分段工作面顶板巷14巷道布置卸压钻孔I13，用于顶板巷底煤卸压，钻孔长度为：

其中，L为钻孔长度，h为分段垂高，α为煤层倾角，l为工作面宽度；

S2、在多用途先导巷8对应的分段，布置卸压钻孔II 11，用于对上分段工作面顶板巷底煤卸压，钻孔深度为h

S3、在多用途先导巷8对应的分段，在其巷道帮部布置一组扇形分布的卸压钻孔III 16，卸压钻孔III 16与水平面之间夹角分别为75°-α，90°-α，105°-α，钻孔深度为L＝lcosα；当采取顶板爆破卸压时，钻孔深度延长至L＝l cosα+k+d；

其中，k为坚硬厚顶板15与煤层之间间距，d为坚硬厚顶板15的厚度；

S4、在多用途先导巷8对应的分段，沿水平方向，向顶板巷区域布置一组卸压钻孔IV 9，钻孔深度为l。

进一步的，步骤S2中的卸压钻孔II 11与巷道顶板的夹角为85°～95°。

进一步的，多用途先导巷8施工为半圆拱形或方形的半煤岩巷道。

进一步的，根据工作面煤岩条件，卸压钻孔I13、卸压钻孔II 11、卸压钻孔III 16、卸压钻孔IV 9均采用大直径钻孔，钻孔直径大于100mm，间隔1～3m布置。

进一步的，在优先采用大直径钻孔卸压方案后，出现塌孔显现严重或煤体应力过高现象时，直接在原布置大直径钻孔的区域布置爆破孔，采用煤体爆破卸压。

进一步的，采用煤体爆破卸压时，相邻的煤体爆破孔组间距5～10m，其中的每个顶煤爆破钻孔孔径为40～46mm，每个顶煤爆破钻孔的装药段不小于孔深的1/2，封孔段长度不小于孔深的1/3。

进一步的，布置顶煤爆破钻孔时，以多用途先导巷8为参考水平，将煤体爆破孔分为两组：向上分段爆破孔、本分段爆破孔；煤体爆破孔组中的各个顶煤爆破钻孔内的炸药管相应通过起爆线并联形成各个煤体爆破孔分组，相邻的煤体爆破孔组之间不连接；爆破按照从上分段爆破孔到本分段爆破孔进行。

进一步的，在多用途先导巷8卸压后，沿原卸压钻孔向上方两个工作面开采后的采空区1内实施注浆、注氮措施，实现采空区1防灭火；当上方两个区段工作面回采完毕后，该多用途先导巷8作为本分段工作面的回采巷道使用。