煤矿网格状超前锚固无人工作面开采方法 本发明属于煤矿开采技术领域。
在煤矿开采中，坚硬顶板条件下，常规的方法是长壁冒落法开采和房柱式开采。长壁冒落法开采是沿煤层走向开拓上、下平巷，工作面长度80～200米，单体支柱支护顶板，垂直工作面打眼放炮落煤或采煤机割煤，刮板机输煤；或综合机械化开采，用液压支架支护顶板，采煤机割煤，刮板机输煤，随着工作面的推进，顶板在支柱(支架)移柱(架)后冒落。这种传统的开采方法有以下不足：一是采煤高度要与支护设备相适应，煤层高度千变万化，所以采煤高度一般要小于煤层厚度，使部分煤层留作底煤不被采出，造成回采率降低浪费资源，而且留底煤后，难以保证支护设备的工作阻力，稳重性差，极易产生推垮事故，安全上不可靠；二是随着工作面的推进，煤层顶板属于“紧跟型垮落”，顶板压力大，支护困难，或由于长久的空顶导致顶板内部产生“潜在”的破坏，易产生切顶事故。
房柱式开采是在工作面支柱掩护下开采到一定跨距时留10～15米的煤柱，搬到新的切眼处断开采，一般每开采30米左右要留设煤柱，通过留煤柱控制顶板的大范围冒落，虽然对工作安全有利，但因留设大量煤柱，使1/3～1/2的煤炭造成损失，而且频繁更换新的工作面，采煤设备经常搬家，使生产效率低。
本发明的目的是针对上述开采方法的不足，提出一种新的煤矿网格状超前锚固无人工作面开采方法。
本发明的技术方案是：
一、开掘网格状巷道
在已经开拓好上回风巷(或上顺槽)和下运输平巷(或下顺槽)内布置好运输设备的准备采煤区的始端开始，沿煤层顶板在倾向方向上每隔一定距离开掘切眼巷，再沿煤层顶板在走向方向上每间隔一定距离开掘联络巷或称腰巷，巷道间隔距离视顶板与煤层赋存情况计算而定，一般为15～25米，使采区形成网格状巷道。巷道一般掘成倒梯形，一般上宽3米，下宽2米，高2.5米，以利于安装支护锚杆。巷道随工作面的推进边采边掘，一般超前工作面30～40米的距离。
二、巷道超前锚固
在开掘后的网状巷道内打锚杆眼安装锚杆，顶板上易采用强度大，锚固牢的金属杆体树脂锚固式锚杆，锚杆长度视顶板情况而定，要穿过伪顶锚固在直接顶岩层中；两帮煤壁中的锚杆采用木质锚杆或竹锚杆，以防爆破后金属或其他质碎物混入煤炭，锚杆长度1.5米为宜；锚杆间排距0.8～1.2米。由于是在工作面前方安装锚杆所以称为超前锚固。
三、放炮松煤
在联络巷内超前工作面2～3米范围内，用钻机平行煤层从两侧向煤层中打7.5～12.5米的炮眼，炮眼间排距0.5～1.0米，打眼时用扦接式螺纹钎杆，使两侧的炮眼几乎钻透；然后向炮眼装填炸药卷和带有雷管地炮头，炮口堵塞炮泥，通电起爆，爆松煤层；为防止煤尘，炮眼中加装水炮泥；为防止一次齐爆药量过大和拒爆现象，采用段发雷管，分段装药结构。
四、工作面出煤
在工作面下方运输平巷内安放小绞车，在工作面上方上回风巷(上顺槽)内的顶板上固定尾轮，尾轮上挂钢丝绳，钢丝绳上固定扒斗，开动绞车，使扒斗来回移动，将煤炭扒装到运输平巷(下顺槽)输送机上，随工作面推进，及时移动绞车和尾轮，直至扒空工作面爆松的煤炭。
上述一、二、三、四步骤可平行作业，即同时进行上述各个工序；但放炮时离放炮点60米内的其他工序要暂停，以保证安全。
整个工序可连续进行，直至将整个采区采完。
本发明的积极效果是：
一、通过合理的网状巷道布置和超前锚杆支护，不仅增加了顶板的强度、弹性模量、内聚力、内摩擦角等基本物理力学参数，而且增加了顶板的韧性、抗弯能力和抗疲劳破坏能力，等效提高了顶板的垮落步距和自稳时间，使顶板滞后工作面一段距离发生周期性垮落，通过科学的计算可人为控制顶板的冒落步距和时间，达到控制性开采，保证工作面安全。
二、工作面不再用单体支柱或液压支架进行支护顶板，不再用昂贵的机械设备采煤，工作面上无人工操作，节省了大量的人力、物力和机械装备的安装过程，实现了工作面无人开采，人员只是在工作面前方工作，有了可靠的安全保证。
三、工作面煤炭可一次彻底采完不留底煤，不留煤柱，煤炭资源得到近95％以上的回采率，这是其他任何采煤方法所达不到的。
四、各个工序可平行进行作业，整个采区可连续性的一次采完，避免了工作面经常搬家，大大提高了工效。
经实践证明，与房柱式采煤方法相比同一个采区可增收节支七千多万元；与单体支柱长壁式采煤方法相比，同一个采区可增收节支六千多万元；与综合机械化采煤相比仅设备一项即可节支三千多万元。
下面结合附图说明本发明的实施例。
图1是网格状巷道布置图，图2是锚杆支护断面图，图3是工作面布置示意图，图4是图3的C-C剖面图，图5是炮眼布置断面图，图6是炮眼布置剖面图，图7是装药结构图，图8是工作面扒煤移动示意图。
图例说明：1-上顺槽或上回风平巷；2-下顺槽或下运输平巷；3-联络巷或腰巷；4-切眼巷；5-锚杆；6-伪顶；7-直接顶；8-接续切眼巷；9-运输机；10-绞车；11-尾轮；12-扒斗；13-钢丝绳；14-局部通风机；15-炮眼；16-炸药卷；17-水炮泥；18-炮泥；19-雷管脚线；20-采煤工作面。
一.如图1、图3所示，在某个井下采区内首先开掘上顺槽(1)和下运输平巷(2)，并用支柱临时支护；布置上运输机(刮板式)(9)；掘进巷道时用局部通风机(14)通风，开掘贯通切眼巷(4)，相隔20米开掘一条，开掘出3～4条；以后随采煤工作面的推进继续开掘下一条；在切眼巷(3)中相隔16～20米(根据工作面长度而定)开掘联络巷(3)，形成网格状巷道。巷道为倒梯形，巷底宽度2米，高2.5米，顶宽3米。
二.边掘进边在巷道(1)、(2)、(3)、(4)内打锚杆眼，安装锚杆(5)，两帮为二排，排距1.0米，锚杆长度1.4米，采用木质锚杆；顶板为2排或3排，排距1.0米，间距1.0米，锚杆杆体为Ф18×2000mm金属锚杆，锚杆长度要穿过伪顶(7)锚固在直接顶(7)的岩石中，为增加锚固力，可用2卷Ф25×350mm树脂锚固剂，锚杆端头用150×150mm的蝶形托盘螺栓拧紧，锚杆布置如图2所示。
三.如图3所示，布置工作面设备，在第一个切眼巷(4)的下方平巷(2)内布置绞车(10)，在上方回风平巷的锚杆上悬挂上尾轮(11)，绞车上钢丝绳(13)挂在尾轮(11)上，再将扒斗(12)固定在钢丝绳(13)上。
四.如图5、图6所示，在联络巷(3)的煤壁上布置炮眼(15)，炮眼(15)行距1.2米，排距0.5米，用电煤钻平行煤层从两侧向煤层中打眼，边打边用插接式螺纹钎杆接长，眼深8～10米，使两侧炮眼几乎穿透，打底眼时要向底板下方倾斜钻进，保证爆松底部煤层。打完眼后，向炮眼(15)中装填炸药。装药结构如图7所示。首先向底部装4块炸药卷(16)，和带有五段雷管的炮头，再装入一个长200mm长的水炮泥，由里向外依次类推，雷管段数依次为五、四、三、二、一段，这样每段为1kg炸药，分五段爆破；孔口用炮泥(18)堵紧，在孔外将雷管脚线(19)串联在一起，用发爆器起爆，每个网格内的煤炭分5～8次放完。
五.当整个工作面(20)长度内的煤层放完后，绞车司机开动小绞车(10)，使扒斗(12)来回在工作面上移动，将煤炭扒在下顺槽(2)的刮板输送机(9)上，运出采区。随着工作面煤炭的扒出，不断向工作面前方移动尾轮和绞车，如图8所示。
六.在扒煤过程的同时，工作面前方同时开掘新的网格状巷道、锚杆支护、打眼放炮，直至将整个采区采完。
实施本方案时，也引用于一般条件的顶板。如果是一般条件的顶板或遇断层破碎带地段时，可减小切眼巷和联络巷的间距，增大网格密度，并增加锚杆支护的密度。