CN102900449A

CN102900449A - 一种煤矿井下采空区顶板的支护方法

Info

Publication number: CN102900449A
Application number: CN2012103845585A
Authority: CN
Inventors: 李明武
Original assignee: BEIJING YZH COAL ENGINEERING DESIGN CO LTD
Current assignee: BEIJING YZH COAL ENGINEERING DESIGN CO LTD
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: CN102900449B

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下采空区顶板的支护方法，属于采矿技术与环境保护技术领域，该方法包括：获得煤矿井下工作面直接顶的初次垮落步距、老顶的初次断裂步距，以及直接顶、老顶的岩性、厚度；根据直接顶的初次垮落步距，对采空区形成的过程中采用锚杆、锚梁和锚索对采空区直接顶板同步进行支护；确定构成支护结构的锚梁、锚索和锚杆的型号、长度，以及锚梁、锚索和锚杆之间的间排距；在采空区空顶距小于老顶的初次断裂步距范围内，采用钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱，通过采空区直接顶板对老顶进行支护；确定钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱的型号、长度及间排距；直到工作面的推进工作完成。本方法具有方法简单、易操作、控制顶板不垮落的特点。

Description

一种煤矿井下采空区顶板的支护方法

技术领域

本发明属于采矿技术与环境保护技术领域，特别涉及一种煤矿井下采空区顶板的支护方法。

背景技术

目前煤矿采空区防止顶板(包括直接顶、老顶)垮落的采煤方法一般根据顶板性质和厚度等条件基本有充填法、煤柱支撑法两种采煤方法。

充填法主要包括：随工作面的推进一定距离后，采空区岩层由开切眼开始悬露时，把充填材料送到采空区，对采空区域进行填充，以支撑顶板，使直接顶、老顶不完全跨落；现行充填法在一定程度上解决了减少采空区顶板的变形与破坏，但采空区充填存在的问题是充填同时可能发生顶板跨落，充填体与顶板接触密实度控制困难，控制不当顶板还是会破坏与垮落，同时采煤与充填同时进行，两种工艺相互干扰，影响正常生产。

煤柱支撑法主要包括，随工作面的推进一定距离后，采空区岩层由开切眼开始悬露，在采空区留下煤柱支撑顶板，使直接顶、老顶不跨落。但这种方法损失煤炭资源，减少了开采量，造成资源浪费。同时影响正常生产。

中国现行大多煤矿，为了降低成本，采用垮落法采煤方法，即煤矿开采后对形成的采空区不作任何处理，使采空区的直接顶板、老顶板自然垮落，形成顶板垮落带、导水裂缝带和弯曲带（或整体移动带），地表移动和变形。如果采用垮落法采煤方法开采地面建筑物下煤炭资源，其后果导致矿井上的地面下沉，地面建筑物破坏。为了不破坏地面建筑物，煤矿为建筑物留煤柱，不开采，但形成压煤。目前建筑物、水体、铁路下（简称“三下”）压煤量大面广，已成为严重制约矿井生产的技术难题。因此即要解决采空区顶板不垮落，地面不下沉，又能释放“三下”大量的煤炭资源已成为煤炭行业一项十分紧迫的战略任务。

国内煤炭矿压理论主要研究采用垮落法采煤方法时顶板下沉、初次垮落、周期垮落活动和矿山压力显现规律，以解决采煤工作面顶板支护方法，对煤矿开采后对形成的采空区不作支护处理，采空区自然垮落。

发明内容

本发明的目的是为克服采用垮落法采煤方法采空区顶板不支护的不足之处，提出一种煤矿井下采空区顶板的支护方法，本方法利用矿压理论，对采空区顶板进行支护，具有方法简单、易操作、效果好的特点，尤其适用一次采高为全煤厚的煤矿井下采空区顶板支护。

本发明提出的一种煤矿井下采空区顶板的支护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）利用矿压理论计算或实地勘测获得煤矿井下工作面直接顶的初次垮落步距、老顶的初次断裂步距，以及直接顶、老顶的岩性、厚度；

2）随采煤工作面推进的同时，根据直接顶的初次垮落步距计算结果，对采空区逐渐形成的过程中采用锚杆、锚梁和锚索对采空区直接顶板同步进行支护；根据直接顶的岩性、厚度，确定构成支护结构的锚梁、锚索和锚杆的型号、长度，以及锚梁、锚索和锚杆之间的间排距；

3）随采煤工作面的继续推进，在采空区空顶距小于老顶的初次断裂步距范围内，采用钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱，通过采空区直接顶板对老顶进行支护；根据老顶的岩性及厚度，确定钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱的型号、长度及间排距；

4）重复步骤2）-3）周而复始，直到工作面的推进工作完成。

本发明的特点和效果：

本发明提供一种全新的煤矿井下采空区顶板的支护方法，利用矿压理论计算得到的直接顶的初次垮落步距、老顶的初次断裂步距，在采煤不间断的情况下，选择时机对采空区进行支护；避免了采空区初期来压和周期来压，控制顶板不垮落。维护完整的煤矿采煤后的采空区，既可克服充填法、煤柱支撑法两种采煤方法的缺点，又可采出煤炭资源，地面不变形破坏。

实施本发明后可使矿井上的地面沉陷变形小，解决地面建筑物、村庄、水体、铁路、公路、高压线和植被破坏搬迁的难题，可实现不搬迁开采。

本发明实现无煤柱开采、可释放“三下”（建筑物、水体、铁路）大量的煤炭资源节约宝贵的煤炭资源，且降低采煤成本。

本发明可边采边支护，并实现采煤、支护相互独立，解决采煤与采空区支护相互牵制问题，实现“三下”开采工作面常规布置，正规化、常态化生产；解决相邻采准工作面采动影响大的难题，实现沿空留巷开采，采区内顺采；解决采煤工作面采动影响大的难题，还使工作面矿压减小，使工作面选择强度小和重量轻的支架，降低投资，提高工作环境安全性。

附图说明

图1是采用本发明的采空区及工作区的纵向剖面（图2中的A-A剖面）示意图。

图2是本发明的实施例的采空区的支护结构设置水平剖面示意图。

图中：1-锚杆,2-锚梁（网），3-锚索，4-预制混凝土梁柱或钢梁柱，5-未开采的煤层，6-直接顶，7-老顶，8-底板；9-采空区，10-采煤工作面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的煤矿井下采空区顶板的支护方法，如图1、2所示，包括如下步骤：

2）随采煤工作面10推进的同时，根据直接顶的初次垮落步距计算结果，对采空区逐渐形成的过程中采用锚杆1、锚梁（网）2和锚索3对采空区9直接顶6板同步进行支护；根据直接顶的岩性、厚度，确定构成支护结构的锚梁（网）、锚索和锚杆的型号、长度，以及锚梁、锚索和锚杆之间的间排距；

3）随采煤工作面10的继续推进，在采空区9空顶距小于老顶7的初次断裂步距范围内，采用钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱4，通过采空区直接顶6板对老顶7进行支护；根据老顶7的岩性及厚度，确定钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱的型号、长度及间排距；

4）重复步骤2）-3）周而复始，直到工作面的推进工作完成。

上述支护结构中的每个锚梁（网）、锚索和锚杆之间的间距或排距为零，或几个锚梁（网）、锚索和锚杆之间的间距或排距为零，或每个锚梁（网）、锚索和锚杆之间的间距或排距均不为零；还可使每个间距或排距相等或不相等多种不同形式的结构；钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱布置与锚梁（网）、锚索和锚杆之间的间距或排距布置和确定同理。

本方法实施过程中采煤工作面的推进与采空区顶板支护工作可相对独立进行，互不干扰。

实施例

本实施例的采空区顶板支护方法，如图1、2所示，包括以下步骤：

1）实测煤矿井下工作面直接顶6为页岩及粉砂岩，厚度2.4m,初次垮落步距为3m，老顶7为中及粉砂岩，厚度8.5m,初次断裂步距30m；

2）随采煤工作面10的推进的同时，选择直径22mm、长3000mm螺纹钢锚杆1和100mm×2600mm钢筋托梁2，按800mm×800mm间排距，使用锚杆钻机对采空区直接顶6板进行锚杆1、钢筋托梁2支护，锚杆1和钢筋托梁2贴紧直接顶6；选择直径34mm，长8300mm锚索3，按2400mm×2400mm间排距，使用锚索钻机对采空区直接顶6进行锚索3支护，锚索3贴紧直接顶6；

3）随采煤工作面10的继续推进，在采空区9空顶距小于老顶7的初次断裂步距范围内，选择Q₃₄₅900mm×300mm和Q₃₄₅400mm×400mm型钢作梁和柱钢结构，按25m×6m间排距架设钢梁柱结构4，钢梁柱结构贴紧直接顶6和底板8。完成一次锚杆、锚索和钢梁柱结构安装，

4）重复上述步骤2）、3）过程，进行下一次锚杆、锚索和钢结构安装，周而复始，直至完成采空区顶板的支护。

Claims

1.一种煤矿井下采空区顶板的支护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

4）重复步骤2）-3）周而复始，直到工作面的推进工作完成。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述支护结构中的每个锚梁、锚索和锚杆之间的间距或排距为零，或几个锚梁、锚索和锚杆之间的间距或排距为零，或每个锚梁（网）、锚索和锚杆之间的间距或排距均不为零。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述支护结构中的每个锚梁、锚索和锚杆之间的间距或排距相等或不相等。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述支护结构中的每个钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱之间的间距或排距为零，或几个钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱之间的间距或排距为零，或每个钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱之间的间距或排距均不为零。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述支护结构中的每个钢梁柱或预制钢筋混凝土梁柱之间的间距或排距相等或不相等。