一种大煤柱工作面改小煤柱工作面开采方法与流程 专利技术说明

土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体为一种大煤柱工作面改小煤柱工作面开采方法，与大煤柱工作面的煤层开采方法有关。背景技术：2.随着煤炭开采深度的增加、开采强度的提高，为防止巷道变形、保证矿井采掘接替，部分矿井采用留设大煤柱的方式布置工作面，资源浪费严重。而传统留设小煤柱的巷道一般要求在临近工作面回采结束且采空区稳定后进行掘进，需要等待较长时间，影响矿井正常采掘接替。3.近年来随着巷道布置及支护理论及技术水平的提高，越来越多的矿井开始采用小煤柱开采技术，但由于矿井大煤柱工作面已经布置完成，再布置小煤柱巷道将面临硐室、瓦斯管路、通风、运输等因素影响，如何解决这些问题，实现小煤柱开采，已经成果困扰和影响煤矿安全和高效开采的重大问题。技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种大煤柱工作面改小煤柱工作面开采方法，以解决上述背景技术中矿井大煤柱工作面已经布置完成、再改小煤柱工作面开采难度较大的缺陷，安全可靠、采出率高。5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大煤柱工作面改小煤柱工作面开采方法，该开采方法的步骤是：s1、在煤层上布置两个工作面，分别为回采工作面和接替工作面，所述回采工作面和接替工作面分设于大煤柱的两侧；s2、所述回采工作面设置回采面切眼巷、回采面进风巷、回采面回风巷，在靠近回采面进风巷一侧的大煤柱煤柱帮设置若干硐室；接替工作面设置接替面切眼巷、接替面进风巷、接替面回风巷，大煤柱中设置若干瓦斯抽采管路，若干个瓦斯抽采管路与若干个硐室错位；s3、在回采工作面进风巷对顶板进行切顶卸压，形成切缝；s4、对回采工作面进行回采，使顶板岩层沿切缝垮落，形成采空区；s5、当回采的工作面接近硐室时，在回采面进风巷对硐室进行注浆充填；s6、当回采的工作面推过瓦斯抽采管路的一定距离后，在接替面回风巷对采空区对应的大煤柱中的瓦斯抽采管路进行充填封堵及切割；s7、在接替面切眼向停采线方向距回采工作面一定距离掘进小煤柱巷道，直至小煤柱巷道贯通，实现大煤柱工作面改小煤柱工作面，形成新的接替工作面；s8、接替工作面沿小煤柱巷道回采，小煤柱巷道和大煤柱巷道作为回风巷使用，直至工作面开采完毕；作为对上述技术方案的改进，所述小煤柱巷道的位置与切割位置相对。6.作为对上述技术方案的改进，所述大煤柱是指宽度≧20m的煤柱；所述小煤柱是指宽度为3-8m的煤柱；所述接替面回风巷由原大煤柱巷道形成。7.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s3中，切顶卸压的方法包括聚能爆破切顶、水力压力切顶、水力切割切顶、膨胀剂切顶。8.作为对上述技术方案的改进，所述s3中，在切顶卸压完成后，需对切顶效果进行检验，检验方法包括但不限于直接观测、钻孔窥视观测、钻孔压水观测、围岩应力监测。9.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s5中硐室注浆充填包括但不限于粉煤灰充填、发泡水泥充填、混凝土充填、高水材料充填。10.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s6中，瓦斯抽采管路充填区域为小煤柱对应区域，切割区域为小煤柱巷道区域。11.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s7中，小煤柱巷道掘进应在采空区稳定后进行，小煤柱巷道掘进方向与工作面推进方向相同。12.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s7中，小煤柱巷道掘进通风采用局部通风机供风，污风经掘进工作面、小煤柱巷道进入大煤柱巷道（回风巷）。13.作为对上述技术方案的改进，所述步骤s7中小煤柱巷道辅助运输采用矿车或无轨胶轮车，自大煤柱巷道、小煤柱巷道到达掘进工作面；小煤柱巷道煤矸石采用皮带运输，自掘进工作面经小煤柱巷道、接替工作面切眼进入接替工作面进风巷。14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明与现有大煤柱巷道工作面相比，本发明能够实现已布置的大煤柱巷道工作面改小煤柱巷道工作面，能够减少资源浪费、提高采出率；与现有小煤柱巷道工作面相比，本发明在回采工作面进风巷顶板进行切顶卸压，能改变围岩结构及应力分布状态，加快顶板岩层垮落和采空区稳定，减小小煤柱巷道等待采空区稳定后掘进的时间；本发明在回采工作面进风巷对硐室进行充填，防止了小煤柱巷道煤柱变窄失稳，提高了小煤柱巷道的稳定性；本发明在回采工作面进风巷进行瓦斯抽采管路封堵，避免了小煤柱巷道与采空区沟通，提高了小煤柱巷道的安全性；本发明在回采工作面进风巷进行瓦斯抽采管路进行切割，避免了小煤柱巷道掘进过程中掘进机与瓦斯管路的接触，掘进安全性提高。附图说明15.图1为本发明的工作面布置平面示意图；图2为本发明的工作面布置剖面示意图；图3为本发明的切顶卸压示意图；图4为本发明的硐室充填示意图；图5为本发明的采空区垮落结构示意图；图6为本发明的瓦斯抽采管路充填及切割平面示意图；图7为本发明的瓦斯抽采管路充填及切割断面示意图；图8为本发明的小煤柱掘进平面示意图；图9为本发明的小煤柱掘进贯通平面示意图；图10为本发明的小煤柱掘进断面示意图；图11为本发明的大煤柱巷道改小煤柱巷道工作面回采平面示意图。具体实施方式16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。17.请参阅图1-11，本发明提供的一种实施例：本发明中采用的大煤柱工作面改小煤柱工作面开采方法，首先需要形成回采工作面1和接替工作面2，工作面之间为大煤柱3（＞20m）。如图1与图2所示，形成回采工作面和接替工作面的方法与现有方法相同，回采工作面包括回采面切眼4、回采面进风巷5、回采面回风巷6，回采工作面回风巷包括若干硐室7，接替工作面包括接替面切眼8、接替面进风巷9、接替面回风巷10（大煤柱巷道），大煤柱中存在若干瓦斯抽采管路11。18.如图3所示，在回采工作面进风巷5内采用聚能爆破、水力压力、水力切割、膨胀剂等方式对顶板进行切顶卸压，形成弱结结构面12，切顶卸压后及时采用直接观测、钻孔窥视、钻孔压水、围岩应力监测等手段检验切顶效果，在回采工作面回采结束后，顶板沿弱结构面及时垮落，改变围岩结构，降低围岩应力，为小煤柱巷道创造有利条件。19.如图4、图5所示，回采工作面回采，顶板沿切缝垮落，形成采空区13；再如图4、图5所示，当回采工作面接近硐室7时，在回采工作面进风巷5采用粉煤灰、发泡水泥、混凝土或高水材料对硐室7充填，防止小煤柱局部煤柱宽度变窄引发煤柱失稳。20.如图6、图7所示，当回采工作面推过瓦斯抽采管路时，在接替工作面回风巷10对煤柱中瓦斯抽采管路进行充填封堵14及切割15。21.如图8、图9、图10所示，在接替工作面切眼8向停采线方向距回采工作面一定距离掘进小煤柱巷道16，小煤柱17宽度（3-8m），直至小煤柱巷道贯通，实现大煤柱巷道改小煤柱巷道，形成新的小煤柱巷道工作面18。22.如图11所示，小煤柱巷道工作面18沿小煤柱巷道回采，小煤柱巷道和大煤柱巷道作为回风巷使用，直至工作面开采完毕。23.本发明的有益效果在于，本发明与现有大煤柱巷道工作面相比，本发明能够实现已布置的大煤柱巷道工作面改小煤柱巷道工作面，能够减少资源浪费、提高采出率；本发明与现有小煤柱巷道工作面相比，本发明在回采工作面进风巷顶板进行切顶卸压，能改变围岩结构及应力分布状态，加快顶板岩层垮落和采空区稳定，减小小煤柱巷道等待采空区稳定后掘进的时间；本发明在回采工作面进风巷对硐室进行充填，防止了小煤柱巷道煤柱变窄失稳，提高了小煤柱巷道的稳定性；本发明在回采工作面进风巷进行瓦斯抽采管路封堵，避免了小煤柱巷道与采空区沟通，提高了小煤柱巷道的安全性；本发明在回采工作面进风巷进行瓦斯抽采管路进行切割，避免了小煤柱巷道掘进过程中掘进机与瓦斯管路的接触，掘进安全性提高。









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