[发明专利]基于窄煤柱致臌效应的厚煤层沿空巷道底煤回收方法

说明书

一种基于窄煤柱致臌效应的厚煤层沿空巷道底煤回收方法，所述方法是将厚煤层沿空巷道窄煤柱合理宽度确定与底煤回收统筹兼顾，综合设计，主动施策，充分利用窄煤柱具有使巷道底板产生严重底臌之功效，通过理论计算确定留设合理宽度窄煤柱，使巷道底煤破碎臌胀，选取矿用挖掘式装载机将处于松散状态底煤挖装至自身刮板输送机，经转载式输送机转至带式输送机运出。本发明一方面克服了以往留底煤沿空巷道产生严重底臌时被迫人工起底机械化水平低、工人劳动强度大等弊端，变被动为主动，底煤回收各工序完全实现机械化，极大提高工作效率；另一方面采取窄煤柱留设和底煤回收双措并举继而达到提高煤炭资源回收率之目的。

技术领域

本发明涉及一种厚煤层窄煤柱沿空掘巷底煤回收方法，尤其是一种基于窄煤柱致臌效应的厚煤层沿空巷道底煤高效回收方法。

背景技术

厚煤层开采中，由于工作面回采巷道高度小于煤层厚度，其中沿空回采巷道为避免因留顶煤而发生冒顶事故，因此采用沿顶留底煤掘巷。该种巷道因其底板为强度较低的煤体，并处于开放无支护状态，在相邻采空区侧方支承压力与本工作面超前支承压力叠合作用下，会产生严重底臌。为防止该种巷道在其使用期间发生严重底臌，传统方法是留设20m-30m宽煤柱护巷，使侧方支承压力峰值处于巷道以外，但这种方法的直接后果是降低煤炭资源回收率及缩短采区服务年限。另外，留设的宽煤柱将顶板压力直接传递至底板，对其下部煤层开采时巷道围及采场围岩稳定控制造成影响，严重时会引起冲击矿压。厚煤层沿空巷道发生严重底臌时，被迫采取人工起底措施整修巷道，甚至多次起底才能满足安全生产需要。人工起底工作机械化水平低，且挖采的底煤外运极为困难，耗费大量的人力、物力和财力。

厚煤层沿空巷道内回收底煤方法公开的文献有，2010年10月《煤炭学报》第35卷第10期刊出的“大采高综采工作面端部底煤巷内变坡起底回收技术”论文，文中提出巷内变坡起底回收端部底煤的方法，利用采煤机和人工对底煤进行回收以提高采出率。但该方法仍未完全摆脱人工起底的作业方式，而且仅适用于超前段未发生严重底臌的巷道回收底煤。

以往厚煤层沿空巷道的煤柱留设与被迫巷道起底两者都是独立进行，并未将之建立联系，统筹兼顾，提前部署，主动施策。同时，由于底臌严重时才进行人工起底，机械化水平低，工人劳动强度大、起底效率低，严重制约着回采工作面的推进速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于窄煤柱致臌效应的厚煤层沿空巷道底煤回收方法，充分利用窄煤柱的致臌效应，使底煤破碎臌胀，选用挖掘式装载机挖采底煤，通过转载式输送机及带式输送机将煤运出，实现底煤回收完全机械化。

本发明的上述目的是通过以下方案实现的。

一种基于窄煤柱致臌效应的厚煤层沿空巷道底煤回收方法，其特征在于：所述底煤回收方法是按照下列步骤实现的：

（一）通过钻孔取样的方法，在现场采集厚煤层沿空巷道底煤的煤样；

（二）将步骤（一）取得的煤样在实验室加工成标准试件，进行变角剪切实验测出煤样的内聚力C和内摩擦角；

（三）窄煤柱传递至厚煤层沿空巷道底煤的载荷：

式中：为厚煤层沿空巷道底煤体容重，KN/m³；为厚煤层沿空巷道底煤的厚度，m；C为厚煤层沿空巷道底板煤体内聚力，KPa；为厚煤层沿空巷道底煤内摩擦角，º；

（四）厚煤层沿空巷道相邻采空区的顶板垮落高度：

M为煤层厚度，m；k为相邻采空区冒落矸石的碎胀系数，取1.1～1.5；α为煤层倾角，º；