CN103670440A - 坚硬顶板沿空留巷支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坚硬顶板沿空留巷支护方法，包括巷道围岩支护和巷旁支护，所述的巷道围岩支护采用Ф17.8×8000mm钢绞线预应力锚索和Ф18×2400mm等强螺纹钢锚杆，锚索垂直打入顶板，锚杆打入顶板和侧帮，巷旁支护是在采空区边缘架设一排木点柱，木点柱外侧设置0.8m的附加矸石带，附加矸石带外侧设置1.5m的充填体。本发明从巷道围岩支护和巷旁支护两方面，选择合适的支护方法，在坚硬顶板薄煤层条件下，有效地控制了顶板岩层，提高了巷道稳定性，为煤层开采提供了保障。

Description

坚硬顶板沿空留巷支护方法

技术领域

       本发明涉及煤矿开采方法，特别是在坚硬顶板薄煤层条件下的沿空留巷支护方法。

背景技术

大同煤矿集团有限责任公司部分矿井已进入薄煤层开采，煤层具有“一平、两硬”的显著特点；所开采煤层为侏罗纪煤层，为低灰、低硫、高挥发份、高发热量的优质动力煤，已成为稀缺煤炭资源。发展薄煤层沿空留巷开采技术，提高资源回收率，对矿区可持续发展具有非常重要的意义。但在坚硬顶板（薄煤层）条件下开采，受顶板来压的影响，沿空留巷矿压显现明显， 在超前段有时矿压显现强烈，大量理论研究和生产实践表明，如何提高巷道围岩强度，并正确选择合适的支护方式是保证沿空留巷在留巷后巷道稳定的关键。分析沿空留巷的围岩应力变化，主要表现为回采引起的比原岩应力大得多的支承压力对巷道的影响。因此保证巷道稳定的关键在于对巷道两帮和顶板的控制效果。作为坚硬顶部沿空留巷的另一个难点巷旁支护，在我国却一直没有得到很好地解决，沿空留巷技术的成功应是巷内支护与巷旁支护联合作用的结果，其中巷旁支护是沿空留巷支护技术的关键，沿空留巷技术的关键是巷旁支护能否适应沿空巷道的顶板运动规律，有效地控制顶板岩层。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种坚硬顶板条件下沿空留巷支护方法，该方法可以保证坚硬顶板（薄煤层）条件下沿空留巷开采时的巷道稳定，实现安全开采。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种坚硬顶板沿空留巷支护方法，包括巷道围岩支护和巷旁支护， 

所述的巷道围岩支护采用Ф17.8×8000mm钢绞线预应力锚索和Ф18×2400mm等强螺纹钢锚杆，锚索垂直打入顶板，间距1700mm；锚杆打入顶板和侧帮，顶板一排打入4根锚杆，间距850mm，其中，中间两根锚杆垂直顶板，外侧边缘两根锚杆与竖直方向成20°夹角（角锚杆）打入顶板；侧帮留巷侧一排打入两根锚杆，间距800mm，上部靠近顶板的一根锚杆与水平方向成20°夹角打入侧帮，另一根垂直侧帮；另一侧帮一排打入三根锚杆，间距850mm，中间一根锚杆垂直侧帮，另外两根锚杆分别靠近顶板和底板与水平方向成20°夹角打入侧帮；

所述的巷旁支护是在采空区边缘架设一排木点柱，木点柱外侧设置0.8m的附加矸石带，附加矸石带外侧设置1.5m的充填体。

 采用沿空留巷的方法开采，（1）取消了区段煤柱，提高了回采率，可充分挖掘煤炭资源；（2）少掘了一条巷道，缩短了回采工作面的准备时间，缓解了采掘接续紧张的矛盾，（3）有利于煤矿安全、科学生产。

本发明从巷道围岩支护和巷旁支护两方面，选择合适的支护方法，在坚硬顶板薄煤层条件下，有效地控制了顶板岩层，提高了巷道稳定性，为煤层开采提供了保障。

附图说明

图1为本发明巷道围岩支护截面图。

图2为本发明巷旁支护的示意图。

图中，1-锚索，2-锚柱，3-木点柱，4-附加矸石带，5-充填体，6-充填泵站，7-充填管路。

具体实施方式

以同煤集团姜家湾矿8213工作面为例。

1、采场顶板运动特征及矿压显现规律研究

    1）采煤工作面来压步距的推算（以8213工作面为例）

由矿压观测和统计分析可知，8213工作面的初次来压步距在24m左右，周期来压步距变化范围较大，12m～22m，平均16.4m。

2）采煤工作面需控岩层范围确定（以8213工作面为例）

      ①直接顶厚度的确定

     （a）按冒高计算

（b）利用回采工作面来压前夕支架承载值反推

直接顶厚度为1.71～3.31m，平均2.55m。 

②基本顶厚度的确定

（a）根据传递岩梁理论推断;

（b）利用岩石质量指数计算；

基本顶的厚度为6.90～9.27m 。

2、巷道围岩运动规律及支护参数的优化设计

  1）现场矿压监测

选择姜家湾煤矿8213综采工作面2213机轨合一巷和5213回风巷以及8101综采工作面5101掘进巷道进行巷道深部位移监测。

  2）巷道围岩合理支护参数计算

     ①锚杆支护参数

    （a）锚杆长度

     顶板锚杆长度按悬吊理论计算：L=L₁+m+L₂

 帮锚杆的长度，可以取在破坏范围的2/3处，即合力作用点所处位置。

（b）锚杆直径

     按锚杆杆体承载力与抗拉拔力等强度原则确定锚杆直径：

      

（c）锚杆间排距

顶板锚杆数量应能有效承受破裂分区内岩重，锚杆间距可按下式计算：

②锚索支护参数

为保证锚索锚固在稳定岩层中一定长度，即保证锚固力，锚索有效长度提高到7m，加上外露长度0.3m和进入稳定层长度0.7m，即锚索长度应提高到8.0m。

 根据监测和计算确定巷道的支护方式，如图1所示，巷道围岩支护采用Ф17.8×8000mm钢绞线预应力锚索1和Ф18×2400mm等强螺纹钢锚杆2，锚索1垂直打入顶板，间距1700mm。锚杆2打入顶板和侧帮，顶板一排打入4根锚杆2，间距850mm，其中，中间两根锚杆2垂直顶板，外侧边缘两根锚杆2与竖直方向成20°夹角打入顶板；侧帮留巷侧一排打入两根锚杆2，间距800mm，上部靠近顶板的一根锚杆2与水平方向成20°夹角打入侧帮，另一根垂直侧帮；另一侧帮一排打入三根锚杆2，间距850mm，中间一根锚杆2垂直侧帮，另外两根锚杆2分别靠近顶板和底板与水平方向成20°夹角打入侧帮。

3.巷旁支护

  1）支护结构

如图2所示，在采空区边缘架设一排木点柱3，木点柱3外侧设置0.8m的附加矸石带4，附加矸石带4外侧设置1.5m的充填体5。

充填体充填材料为水泥、粉煤灰、砂子等，巷道内设有充填泵站6和充填管路7，充填体试验强度（3d）/MPa达到6.68。

 2）沿空留巷通风系统布置及防灭火技术

    根据工作面回采特点，可采取在工作面回采期间向采空区喷洒阻化剂工业氯化镁MgCl2·5H2O的措施防治采空区遗煤发火。

 3）薄煤层巷旁充填沿空留巷施工工艺

①充填段临时支护

临时支护------出煤后，采用木点柱和单体支柱配调角双楔顶梁进行充填段加强支护；移架时，超前卸除碍事支柱，移架后，在支架以后及时补支单体超前支护。

② 巷旁充填

工作面推进达到充填步距后，在工作面上出口待充填区域，清理巷道底板浮矸，固定充填模板，进行充填。

Claims (1)

1.一种坚硬顶板沿空留巷支护方法，包括巷道围岩支护和巷旁支护，其特征在于：

所述的巷道围岩支护采用Ф17.8×8000mm钢绞线预应力锚索（1）和Ф18×2400mm等强螺纹钢锚杆（2），锚索（1）垂直打入顶板，间距1700mm；锚杆（2）打入顶板和侧帮，顶板一排打入4根锚杆（2），间距850mm，其中，中间两根锚杆（2）垂直顶板，外侧边缘两根锚杆（2）与竖直方向成20°夹角打入顶板；侧帮留巷侧一排打入两根锚杆（2），间距800mm，上部靠近顶板的一根锚杆（2）与水平方向成20°夹角打入侧帮，另一根垂直侧帮；另一侧帮一排打入三根锚杆（2），间距850mm，中间一根锚杆（2）垂直侧帮，另外两根锚杆（2）分别靠近顶板和底板与水平方向成20°夹角打入侧帮；

所述的巷旁支护是在采空区边缘架设一排木点柱（3），木点柱（3）外侧设置0.8m的附加矸石带（4），附加矸石带（4）外侧设置1.5m的充填体（5）。

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