[发明专利]一种小煤柱开采技术中的切顶方法

说明书

本发明公开了一种小煤柱开采技术中的切顶方法，包括以下步骤：先依据矿方提供的某巷前期钻孔柱状图与近期钻孔探测获得的柱状图，对某巷顶板覆岩性、赋存状态进行系统分析，选出多个切割位置；再通过巷道顶板稳定性及巷煤柱稳定性理论计算分析出每个切割位置对某巷道顶板稳定性分析及相邻巷煤柱稳定性分析，确定切割位置；在切割位置确定后，使用KLJ7链臂切顶机沿确定的切割路径进行切割。本发明通过对巷道顶板切割位置的科学确定，以及对设备合理操作，该种机械切顶方式切缝平直，切割面光滑平整，卸压效果理想。该切顶方式克服了爆破预裂时裂缝不通、裂缝歪曲及顶板塌落阻力大等问题。

技术领域

本发明属于煤矿开采中的切顶技术领域，具体涉及一种小煤柱开采技术中的切顶方法。

背景技术

随着开采强度的增加，煤炭资源越来越少，传统长壁一面两巷留煤柱开采方式所造成的煤炭回收率低、采掘比高、资源浪费的问题日益突出。同时，受动压影响在留设煤柱上方产生的高应力集中而引起的巷道围岩变形、顶板塌方、冲击地压、煤与瓦斯突出等工程灾害也日趋严重以及相邻工作面由于保护煤柱留设不合理造成临空巷道采空区压力与工作面超前动压叠加后矿压显现强烈。因此，采用并推广“切顶卸压小煤柱留设开采技术”将是煤炭资源可持续发展的重要方向，在提高煤炭回收率的同时，也是解决煤矿重大灾害事故的有效手段。

“切顶卸压小煤柱留设开采技术”是通过人为切顶，切断顶板的应力传递路径，减少相邻工作面顶板对小煤柱上方压力过大，同时受到回采动压影响，容易导致小煤柱承压过大致使围岩变形、顶板塌方甚至冲击地压等事故。在工作面煤层回采时，跟随回采进度将小煤柱侧顶板预裂成缝，切断本工作面顶板压力以及回采动压对小煤柱的压力传递。待工作面煤层回采一定周期后，在矿山压力作用下，顶板沿预裂切顶线自动切落，既保护了小煤柱又避免了本工作面采后悬顶过大的问题。

现阶段不论“小煤柱开采”还是“无煤柱开采”，其切顶方式主要采用“双向聚能爆破预裂切顶”，该技术使用前要确定多种技术参数，例如炮孔深度、炮孔倾角及炮孔间距，这类参数的确定不能保证适用于各种实际情况。

现有的切顶方法具有以下不足：(1)炮孔间距：间距过大，相邻裂缝无法贯通；间距过小，相邻裂缝叠加使顶板破碎；(2)使用爆破预裂顶板，裂缝偏差较大；裂缝结合面不平整，顶板后期下落过程阻力大，进而导致成巷后岩体破碎较严重，巷道维护困难；(3)爆破过程中工序繁琐，对人员作业素质要求高，对火工品管理要求严格；(4)受到各类瓦斯事故的影响，现在部分矿井已明令禁止使用爆破工艺；(5)爆破预裂的成本高，对于小型矿井推广性较低。

发明内容

为了克服现有切顶方法的不足，本发明提供了一种采用KLJ7链臂切顶机对顶板进行机械切割的小煤柱开采技术中的切顶方法。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种小煤柱开采技术中的切顶方法，包括以下步骤：先依据矿方提供的某巷前期钻孔柱状图与近期钻孔探测获得的柱状图，对某巷顶板覆岩性、赋存状态进行系统分析，选出多个切割位置；再通过巷道顶板稳定性及巷煤柱稳定性理论计算分析出每个切割位置对某巷道顶板稳定性分析及相邻巷煤柱稳定性分析，确定切割位置；在切割位置确定后，使用KLJ7链臂切顶机沿确定的切割路径进行切割。

进一步地，所述对某巷顶板覆岩性、赋存状态系统分析包括直接顶和老顶的各自组成岩层、平均厚度普氏硬度系数。

优选的，所述选出多个切割位置是在距煤帮300mm至巷道宽度1/2处。

进一步地，所述巷顶板稳定性分析的理论计算步骤如下：设某巷道顶板岩层在巷道内最大下沉量为E，θ₁为岩层回转角，顶板岩层在某巷实体帮以里断裂距离为s₁，巷道高度为b，顶板悬跨长度为C，C为周期来压步距，建立围岩变形预计模型：