[发明专利]充填支护同步式预防顶板异常来压的综放采煤方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充填支护同步式预防顶板异常来压的综放采煤方法。

背景技术

在我国煤炭总储量中，有73.2％的储量埋深在600m以下，随着煤炭资源的不断开发，越来越多的矿井进入深部开采，解决深部开采相关的高地应力等关键技术问题，成为我国进一步开发利用深部煤炭资源具有战略意义的重大课题。深部高地应力对开采活动的影响因素，包括源于开采强度提高后的工作面顶板大范围运动，形成异乎寻常的剧烈来压。20世纪80年代以前，我国的机械化采煤方法为普通长壁综合机械化采煤或厚煤层分层综采，综合机械化放顶煤开采技术从20世纪80年代初期开始试验研究，经过了十余年的引进、探索、提高和推广，到20世纪90年代中期实现了国产化综放设备的高产高效。目前，综放工作面最高年产煤量已突破1000万吨，达到了国际采煤工作面年产量的先进水平，综采放顶煤技术已经成为我国高产高效矿井现代化建设、实现集约化生产的主要技术途径之一。

近年来，以综采放顶煤、大采高开采和无煤柱护巷技术为代表的一系列先进采煤科技在我国得到了广泛应用与长足发展，从而使长壁工作面的开采范围、开采强度与推进速度急剧上升。小煤柱甚至无煤柱开采技术在综采放顶煤工作面的成功应用，致使纵向与横向层面上的覆岩运动范围远大于综采工作面，强矿压显现已经超出直接顶与基本顶范围，高位坚硬岩层破断运动所引发的采动应力场、覆岩空间结构演化规律更加复杂。大规模、高强度的开采扰动不仅导致垮落带覆岩剧烈运动，并且周围采空区中已经存在的空间平衡结构也将进一步失稳，上覆未断裂的岩层会与工作面协同破断运动，从而诱发煤岩动力灾害。例如在山东兖州矿区、山东新汶矿区、淮北海孜煤矿及河南义马矿区等，均存在上覆巨厚主关键层，形成了采空区顶板岩层大面积异常矿压显现。

国内多家矿井相继出现了立柱压爆、油缸变形等矿压显现异常的情况：2000年的鲍店煤矿5308综放工作面突然来压，压死23个支架，压坏16棵立柱，压坏上四连杆23个，并把架间管路切断，给生产带来极大困难；2001年济宁三号煤矿6301工作面顶板大面积来压，近70架支架被压死，液压支架损坏严重，支架立柱损坏102棵，四连杆机构中的前连杆损坏33件，部分支架立柱柱窝开焊撕裂，个别液压支架立柱底座穿透；2000年徐州矿务局张双楼煤矿7107综采工作面顶板压力异常增大，安全阀开启率达80%以上，部分立柱安全阀开启速度慢，压力表显示支架最大工作阻力达40～50MPa，两棵立柱爆裂，煤壁片帮深度达1～3m；2004年9月至2006年12月间，鲍店煤矿发生了三次矿震事故，矿震产生的冲击波将密闭墙摧毁，冲击波及抛出的密闭砖块导致人员伤亡，南屯矿微震台及济宁地震台监测表明，矿区矿震活动十分频繁。

诸多综放工作面支架被压垮的事实表明，工作面上覆岩层的剧烈运动对工作面的危害是巨大的，严重影响正常生产。煤层形态、煤层厚度、埋藏深度、水文及工程地质条件、煤层产状、地质构造、煤及围岩物理力学性质和化学性质等自然因素，以及开采方法、回采顺序、开采深度、采空区体积及其形态、采空区处理方法等人为因素的综合作用，是综放工作面顶板大面积异常矿压显现的原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种充填支护同步式预防顶板异常来压的综放采煤方法。

为解决上述技术问题，本发明充填支护同步式预防顶板异常来压的综放采煤方法，包括下述步骤：

①.开挖运输巷、皮带巷和采煤工作面；

②.向采煤工作面运送、安装液压支架、采煤机、刮板输送机，工作面安装端头液压支架，工作面中段安装加固液压支架，工作面其余部位安装普通液压支架，在皮带巷内安装胶带输送机，其中加固液压支架的液压支柱的可压缩范围大于普通液压支架的液压支柱的可压缩范围，加固液压支架靠近采空区一侧突出于其他液压支架，突出部安装高速动力抛矸机，并配有矸石输送机，该矸石输送机安装在运输巷或皮带巷内；

③.起动高速动力抛矸机向工作面后中段采空区抛矸石块，当液压支架及工作面需要前移时，工作面中段加固液压支架首先下降、前移，支架下降幅度大于其他液压支架，工作面推进时，高速动力抛矸机在中段采空区形成沿走向沿伸的长坝形矸石支撑墩，采空区顶板下沉时，顶板中间部分压在长坝形矸石支撑墩上。

如此设计，在工作面推进时，下沉顶板中段压在长坝形矸石块支撑墩上，在倾向方向形成两个拱形结构，减轻了沿工作面中段加固液压支架的负担，有效避免了立柱压爆、油缸变形等矿压异常现象的发生，极大地保护人身和设备的安全。