一种煤矿井下综采工作面开采方法

文档序号:1918140 发布日期:2021-12-03 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 一种煤矿井下综采工作面开采方法 (Mining method for underground coal mine fully mechanized coal mining face ) 是由 张海龙 魏启明 赵华 王学龙 王虎 常富贵 赵俊杰 于 2021-09-08 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种煤矿井下综采工作面开采方法,包括以下步骤:在布置第N个区段工作面时,施工所述第N个区段工作面的运输顺槽和切眼,同时施工相邻的第N+1个区段工作面的运输顺槽,N≥1;将所述第N个区段工作面的积水引流至所述第N+1个区段工作面的运输顺槽并排出;完成所述第N个区段工作面的回采后,施工所述第N+1个区段工作面的回风顺槽,同时施工第N+2个区段工作面的运输顺槽,并将所述第N+1个区段工作面的积水引流至第N+2个区段工作面的运输顺槽并排出。本方法既不会影响排水工作,也无需对下一个区段工作面的回风顺槽进行维护。(The application discloses a mining method of a fully mechanized mining face under a coal mine well, which comprises the following steps: when the working surface of the Nth section is arranged, constructing a transportation crossheading and a cutting hole of the working surface of the Nth section, and constructing a transportation crossheading of the working surface of the adjacent (N &#43; 1) th section at the same time, wherein N is more than or equal to 1; draining the accumulated water on the working surface of the Nth section to a transport gate way of the working surface of the (N &#43; 1) th section and discharging; and (4) completing the recovery of the Nth section working surface, constructing the return air crossheading of the (N &#43; 1) th section working surface, constructing the transportation crossheading of the (N &#43; 2) th section working surface simultaneously, and draining the accumulated water of the (N &#43; 1) th section working surface to the transportation crossheading of the (N &#43; 2) th section working surface and discharging. The method does not influence the drainage work, and does not need to maintain the return air crossheading of the working surface of the next section.)

一种煤矿井下综采工作面开采方法

技术领域

本申请涉及煤矿开采技术领域,尤其涉及一种煤矿井下综采工作面开采方法。

背景技术

井工煤矿开拓方式往往采用双翼中央并列式,这种布局的特点是开拓大巷在井田中央,沿掘进方向将井田切割两翼,由上向下接替开采。下一个区段工作面的回风顺槽与上一个区段工作面的运输顺槽比邻,因回采矿压作用,其间煤柱宽度留设和顺槽掘进时间的选择关系到第二个工作面回风顺槽巷道变形和维护问题。

在现有技术中,上一个区段工作面的运输顺槽和下一个区段工作面的回风顺槽往往同时掘进,双巷同时布置。这样布置的缺点是受回采工作面受到矿压的影响,导致下一个区段工作面的回风顺槽受压变形顶板下沉、底板底鼓严重,导致巷道无法正常使用,维护难度大。同时,下一个区段工作面的回风顺槽担负采空区的排水任务,受到上一个区段工作面的回采影响,下一个区段工作面的回风顺槽需不停承受压力释放的影响,因此当进行下一个区段工作面回采时,需对其回风顺槽进行维护,维护成本高,维护难度大。

因此,需设计一种既不会影响排水工作,也无需对下一个区段工作面的回风顺槽进行维护的煤矿井下综采工作面开采方法。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足,提供一种煤矿井下综采工作面开采方法,通过采用下一个工作面的运输顺槽进行排水,能够保护回风顺槽且无需对回风顺槽进行维护。

本申请的技术方案提供一种煤矿井下综采工作面开采方法,包括以下步骤:

在布置第N个区段工作面时,施工所述第N个区段工作面的运输顺槽和切眼,同时施工相邻的第N+1个区段工作面的运输顺槽,N≥1;

将所述第N个区段工作面的积水引流至所述第N+1个区段工作面的运输顺槽并排出;

完成所述第N个区段工作面的回采后,施工所述第N+1个区段工作面的回风顺槽,同时施工N+2个区段工作面的运输顺槽,并将所述第N+1个区段工作面的积水引流至N+2个区段工作面的运输顺槽并排出。

优选地,在布置第N个区段工作面时,还包括同时施工相邻的所述第N+1个区段工作面的切眼。

优选地,将所述第N个区段工作面的积水引流至所述第N+1个区段工作面的运输顺槽并排出具体包括:

从所述第N个区段工作面的运输顺槽钻取连通所述第N个区段工作面的积水区和所述第N+1个区段工作面的切眼的疏水孔;

在所述第N+1个区段工作面的运输顺槽的最低端设置工作面水仓;

所述第N个区段工作面的积水沿所述第N+1个区段工作面的切眼引流至所述第N+1个区段工作面的运输顺槽,并从所述第N+1个区段工作面的运输顺槽引流至所述第N+1个区段工作面的工作面水仓;

将所述第N+1个区段工作面的工作面水仓内的积水向外排出。

优选地,当第N个区段工作面为首个区段工作面时,在布置所述首个区段工作面时,同时施工所述首个区段工作面的运输顺槽、回风顺槽和切眼。

优选地,当第N+2个区段工作面为最后一个工作面时,当完成所述第N+1个区段工作面的回采后,施工所述第N+2个区段工作面的回风顺槽,同时在所述第N+2个区段工作面的运输顺槽下方施工排水巷道对所述第N+2个区段工作面的积水进行排出。

优选地,将所述第N+1个区段工作面的工作面水仓内的积水向外排出具体包括:

在所述工作面水仓内设置水泵,通过水泵将工作面水仓内的积水抽出至井底水仓;

在井底水仓内设置水泵,通过水泵将井底水仓内的积水抽出地面排出。

优选地,所述疏水孔的进水口连通所述工作面水仓,所述疏水孔的出水口处设置阀门机构。

优选地,所述阀门机构包括主管道、与所述主管道连通的第一分管道;

所述主管道中设有球阀和压力表;

所述第一分管道中设有流量计和滤板,所述第一分管道的出水口连通引水管,所述引水管沿所述第N+1个区段工作面的切眼布置并连通至所述第N+1个区段工作面的工作面水仓。

优选地,所述阀门机构还包括与所述主管道连通的第二分管道,所述第二分管道的出水口设有蝶阀。

优选地,所述疏水孔包括相互连通的第一钻孔和第二钻孔,第一钻孔的孔径大于第二钻孔的孔径;

所述第一钻孔连通所述疏水孔的出水口,所述第二钻孔连通所述疏水孔的进水口,所述第一钻孔内安装有止水套管。

优选地,钻取所述疏水孔的方法为:

先钻取所述第一钻孔,然后在所述第一钻孔内安装所述止水套管;

向所述止水套管的外壁与所述第一钻孔的内壁之间注浆;

穿过所述止水套管钻取所述第二钻孔。

优选地,在布置所述首个区段工作面之前,先开拓采区岩巷和所述井底水仓,同时施工与每个区段工作面对应的中车场。

采用上述技术方案后,具有如下有益效果:

本申请在进行上一个区段工作面的布置时同时对施工下一个区段工作面的运输顺槽,并通过下一个区段工作面的运输顺槽进行对上一个区段工作面的排水,这样下一个区段工作面的回风顺槽无需提前开掘并承担排水功能,能够避免回风顺槽的损坏以及无需对回风顺槽进行维护,提高作业效率。

附图说明

参见附图,本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解:这些附图仅仅用于说明的目的,而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中:

图1是本发明在一个实施例中煤矿井下综采工作面开采方法的流程图;

图2是本发明在一个实施例中两个区段工作面的示意图;

图3是本发明在一个实施例中阀门机构示意图;

图4是本发明在一个实施例中疏水孔的示意图;

图5是本发明在一个实施例中第一钻孔注浆时的示意图。

附图标记对照表:

运输顺槽1、回风顺槽2、切眼3、积水区4、工作面水仓5、中车场6、辅运上山巷道7、运输上山巷道8、回风上山巷道9;

疏水孔10:第一钻孔101、第二钻孔102、第二注浆流道103;

止水套管11:锯齿状出浆口111、第一注浆流道112;

注浆机12;

阀门机构13:主管道131、第一分管道132、第二分管道133、球阀134、压力表135、流量计136、滤板137、蝶阀138。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解,根据本申请的技术方案,在不变更本申请实质精神下,本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明,而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的,它们是相对的概念,因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以,也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

在本发明的其中一个实施例中公开了一种煤矿井下综采工作面开采方法,如图1和图2所示,包括以下步骤:

S1:在布置第N个区段工作面时,施工第N个区段工作面的运顺顺槽和切眼,同时施工相邻的第N+1个区段工作面的运输顺槽1,N≥1;

S2:将第N个区段工作面的积水引流至第N+1个区段工作面的运输顺槽1并排出;

S3:完成第N个区段工作面的回采后,施工第N+1个区段工作面的回风顺槽2,同时施工N+2个区段工作面的运输顺槽1,并将第N+1个区段工作面的积水引流至第N+2个区段工作面的运输顺槽1并排出。

其中,本方法在对上一个区段工作面进行布置的时候,开掘上一个区段工作面的运输顺槽1和切眼3,且同时开掘下一个区段工作面的运顺顺槽,此时下一个区段工作面的回风顺槽2不进行施工,当上一个区段工作面回采完成后,在上一个区段工作面中形成积水区4并积水,将上一个区段工作面中的积水区4的积水引流至下一个区段工作面的运输顺槽1并排出,完成排水后再施工下一个区段工作面的回风顺槽2并对该工作面进行回采。通过本方法在上一个区段工作面进行排水时,下一个区段工作面的回风顺槽2无需开掘,并通过下一个区段工作面的运输顺槽1对上一个区段工作面积水区4内的积水进行排水,这样能够回风顺槽2则无需承担排水功能,从而避免回风顺槽2承受回采的压力释放的同时承担排水任务,导致回风顺槽2受压变形顶板下沉,进而影响回风顺槽2的使用。通过本方法能够在不影响正常的排水工作的前提下,使得回风顺槽2无需进行维护即可正常使用,提高作业效率。在本发明的一些实施例中,在布置第N个区段工作面时,还包括同时施工相邻的第N+1个区段工作面的切眼3。

第N个区段工作面的积水区4内的积水经过第N+1个区段工作面的切眼3引流至第N+1个区段工作面的运输顺槽1,并从第N+1个区段工作面的运输顺槽1排出,这样既能够加快第N+1个区段工作面的施工进度,也无需另外开掘引流巷道连通运输顺槽1,提高作业效率。

可选地,能够在第N+1个区段工作面中开掘连通第N个区段工作面的积水区4的通道,以使得第N个区段工作面的积水区4内的积水能够引流至第N+1个区段工作面的运输顺槽1中并排出。在本发明的一些实施例中,当第N个区段工作面为首个区段工作面时,在布置首个区段工作面时,同时施工首个区段工作面的运输顺槽1、回风顺槽2和切眼3。

在本发明的一些实施例中,当第N+2个区段工作面为最后一个工作面时,即不存在第N+3个区段工作面,此时当完成第N+1个区段工作面的回采后,在施工第N+2个区段工作面的回风顺槽2,同时在N+2个区段工作面的运输顺槽1的下方的煤柱施工排水巷道以用于对第N+2个区段工作面的积水进行排出。

其中,N≥1,当存在超过4个区段的工作面时,在回采最后一个区段工作面之前重复上述的步骤S1-S3直至回采至最后一个区段工作面后并在最后一个区段工作面的运输顺槽1的下方的煤柱施工排水巷道进行排水。

在本发明的一些实施例中,将第N个区段工作面的积水引流至第N+1个区段工作面的运输顺槽1并排出具体包括:

如图2所示,从第N个区段工作面的运输顺槽1钻取连通第N个区段工作面的积水区4和第N+1个区段工作面的切眼3的疏水孔10;

在第N+1个区段工作面的运输顺槽1的最低端设置工作面水仓5;

第N个区段工作面的积水沿第N+1个区段工作面的切眼3引流至第N+1个区段工作面的运输顺槽1,并从第N+1个区段工作面的运输顺槽1引流至第N+1个区段工作面的工作面水仓5;

将第N+1个区段工作面的工作面水仓5内的积水向外排出。

具体地,在第N+1个区段工作面的切眼3的端部位置设置钻场,在钻场利用钻机进行钻探疏水孔10,并通过管道接通疏水孔10并将第N个区段工作面的积水区4内的积水经过第N+1个区段工作面的切眼3和运输顺槽1引流至第N+1个区段工作面的工作面水仓5。

在本发明的一些实施例中,将第N+1个区段工作面的工作面水仓5内的积水向外排出具体包括:

在工作面水仓5内设置水泵,通过水泵将工作面水仓5内的积水抽出至采区水仓(图未示);

在采区水仓内设置水泵,通过水泵将采区水仓内的积水抽出至井底中央水仓,再将井底中央水仓中的积水抽出至地面排出。

在本发明的一些实施例中,疏水孔10的进水口连通工作面水仓5,疏水孔10的出水口处设置阀门机构13。通过阀门机构13能够对排水量进控制。

在本发明的一些实施例中,如图3所示,阀门机构13包括主管道131、与主管道131连通的第一分管道132;

主管道131中设有球阀134和压力表135;

第一分管道132中设有流量计136和滤板137,第一分管道132的出水口连通引水管,引水管沿第N+1个区段工作面的切眼3布置并连通至第N+1个区段工作面的工作面水仓5。

其中,主管道131的一端连通疏水孔10的出水口,另一端连通第一分管道132,通过主管道131中的压力表135能够监测排水的压力,同时通过第一分管道132中的流量计136能够监测排水流量,工作人员根据实际需求调节球阀134进而调整排水的流量。同时,在第一分管道132中设置有滤板137能够用于隔开积水中的杂质,以避免引流管堵塞。

在本发明的一些实施例中,如图3所示,阀门机构13还包括与主管道131连通的第二分管道133,第二分管道133的出水口设有蝶阀138。通过第二分管道133能够对阀门机构13内的杂质进行清除以及起到保护作用,当排水压力过大时,工作人员能够开启蝶阀138使得积水从第二分管道133排出以减小阀门机构13的压力。当阀门机构13内的杂质积累过多影响排水流量时,也能够通过开启蝶阀138将杂质向外排出,以避免将阀门机构13堵塞。

在本发明的一些实施例中,如图4所示,疏水孔10包括相互连通的第一钻孔101和第二钻孔102,第一钻孔101的孔径大于第二钻孔102的孔径;

第一钻孔101连通疏水孔10的出水口,第二钻孔102连通疏水孔10的进水口,第一钻孔101内安装有止水套管11。

具体地,在钻取疏水孔10时,先以直径D1开孔施工至止水套管11的长度后停止钻取,然后再以直径D2进行扩孔,完成第一钻孔101的钻取,然后在第一钻孔101内安装直径D3的止水套管11,完成止水套管11的安装后,穿过止水套管11以直径D1钻取第二钻孔102。其中,D2>D3>D1。通过止水套管11能够对疏水孔10的孔壁进行加固,避免塌孔。

在本发明的一些实施例中,钻取疏水孔10的方法为:

先钻取第一钻孔101,然后在第一钻孔101内安装止水套管11;

向止水套管11的外壁与第一钻孔101的内壁之间注浆;

穿过止水套管11钻取第二钻孔102。

进一步的,如图5所示,在止水套筒的端部设置有锯齿状出浆口111,将止水套筒安装至第一钻孔101内时,止水套筒端部的锯齿状出浆口111与第一钻孔101的端部贴合,止水套筒的内腔形成第一注浆流道112,止水套筒的外壁与第一钻孔101的内壁之间形成第二注浆流道103,第一注浆流道112和第二注浆流道103通过锯齿状出浆口111连通,使用注浆机12连通止水套筒远离锯齿状出浆口111的一端并向第一注浆流道112内注入浆液,浆液经过第一注浆流道112并从锯齿状出浆口111流出至第二注浆流道103,最终待浆液凝固后便可完成止水套筒与第一钻孔101的固定。

具体地,浆液的水灰比0.75:1,掺入5%水玻璃(42Be),常温条件下,凝固24小时,方可进行扫孔。

待孔口管周围水泥浆凝固后扫孔,扫孔深度应超过孔口管长度0.5m,而后进行耐压试验,试验压力为1.5MPa并且稳定时间不小于半小时,孔口周围不漏水,止水套管11牢固不活动,且用8#铅丝与周围锚杆捆绑牢固后方可进行第二钻孔102的钻进。

更进一步的,为了保证止水套筒的安全性能,止水套筒为无缝钢管。

在本发明的一些实施例中,如图2所示,在布置首个区段工作面之前,先开拓采区岩巷和井底水仓,同时施工与每个区段工作面对应的中车场6。

进一步的,如图2所示,采区岩巷包括辅运上山巷道7、运输上山巷道8和回风上山巷道9,通过在每个区段工作面对应的位置提前施工中车场6从而使得在布置上一个区段工作面时,能够同时施工相邻的下一个区段工作面的运输顺槽1。

以施工220603工作面和220605工作面对本方法进行举例说明:

如图2所示,在220603工作面与220605工作面相邻,其中,在布置220603工作面时,同时施工220603工作面的运输顺槽1和220605工作面的运输顺槽1,同时施工220603工作面的切眼3和220605工作面的切眼3,此时不施工220605工作面的回风顺槽2。在220603工作面进行回采后形成积水区4,通过钻取疏水孔10连通积水区4,并在220605工作面的切眼3和220605工作面的运输顺槽1铺设连通疏水孔10的引水管,并将积水引流至设置在220605工作面的运输顺槽1的迎头至切眼3下口的工作面水仓5内,并在工作面水仓5内安装水泵,将工作面水仓5内的积水抽出至采区水仓和井底中央水仓后外排至地面。待220603工作面回采稳定后,开始施工220603工作面与220605工作面之间的煤柱以及220605工作面的回风顺槽2,同时施工下一个区段工作面的运输顺槽1,即220607工作面的运输顺槽1,重复上述操作,直至回采至最后一个区段的工作面时,通过在煤柱一侧施工辅运顺槽进行排水。

其中,在开拓采区岩巷的同时在220603工作面和220605工作面对应的位置预先施工中车场6,以便于能够同时施工220603工作面的运顺顺槽和220605工作面的运输顺槽1。

通过本方法能够通过下一个区段工作面的运输顺槽1进行对上一个区段工作面的排水,这样下一个区段工作面的回风顺槽2无需提前开掘并承担排水功能,能够避免回风顺槽2的损坏以及无需对回风顺槽2进行维护,提高作业效率。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在本申请原理的基础上,还可以做出若干其它变型,也应视为本申请的保护范围。

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