CN103244180B - 一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法 - Google Patents

一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法,在上区段工作面回采时,在工作面运输顺槽内布置不同角度和深度的炮孔,采用深孔预裂的方法,在基本顶一定区域预先形成弱面,破坏基本顶岩层的完整性,工作面采过后通过顶板压力作用使基本顶悬顶长度按预定位置断裂,缩短采空区侧向基本顶的悬顶长度,降低采空区侧向支承压力,进而在下区段留小煤柱沿空掘巷时达到减轻巷道受压的目的,使巷道易于维护。

Description

-种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及巷道围岩控制技术领域,尤其是设及一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制 方法。
背景技术
[0002] 采区巷道围岩控制主要有降低围岩应力和提高支护强度两种途径。在降低围岩应 力方面,目前国内外主要采用两种方式;一种是无煤柱护巷,把巷道布置在采空区边缘低应 力区内,W达到减轻巷道围岩应力的目的,同时提高资源回收率;另一种是留设宽煤柱,把 巷道布置在原岩应力区内,避开采空区侧向高支承压力区,由于煤柱留设宽度大,资源浪费 严重。
[0003] 留小煤柱沿空掘巷是在上述背景下提出的,小煤柱宽度通常为l-5m,巷道基本上 沿采空区边缘掘进,亦属于无煤柱护巷范畴。留小煤柱沿空掘巷目前已成为煤矿提高资源 回收率的重要技术途径之一。小煤柱主要是防止漏风、隔离有害气体、挡杆和防水等作用。 但是由于采空区边缘煤体已形成破碎区和塑性区,承载能力降低,导致留小煤柱沿采空区 掘出的巷道在服务期间变形量较大,维护较为困难,而制约了留小煤柱沿空掘巷的推广。为 此本专利发明一种进一步降低小煤柱沿空掘巷围岩应力,使留小煤柱沿空掘巷更易维护的 方法。
[0004] 在公开的文献中可W获得的专利有,公开号为200910073961. 4的"一种控制放顶 护巷方法"专利,公开号为201210261392. 8的"受采动影响的小煤柱沿空掘巷巷旁切顶泄 压方法"专利。W上两种方法均为能够降低采空区附近煤体的支承压力,使采空区附近煤体 的支承压力变小,使其中的巷道得到保护。
[0005] 上述现有技术的不足之处在于:①所述的钻孔沿巷道全程布置,虽然能够降低采 空区附近煤体的支承压力,但没有给出科学合理的钻孔布置参数,且钻孔数量多,工人劳动 强度大,材料消耗多,是一种粗略的控制放顶护巷方法;②200910073961. 4号专利由于受 工作面端头设备及超前支承压力影响,所述的实施钻孔位置在超前工作面煤壁5-lOm,在现 场难W实施。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是;提供一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法,降低 了巷道围岩应力,更易于维护小煤柱沿空掘巷,解决了小煤柱沿空掘巷在巷道使用期间巷 道围岩变形量大和不易维护的技术难题。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案是;一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方 法,按如下步骤进行:
[000引 S1、在上区段工作面回采时,在工作面前方运输顺槽靠外帮侧顶板沿运输顺槽轴 线方向布置若干组炮孔,炮孔组间距a按如下公式计算:
[0009]
Figure CN103244180BD00041
[0010] 式中;a-炮孔组间距,单位为m ;
[0011] h-基本顶岩层厚度,单位为m ;
[0012] 0 t-基本顶的抗拉强度,单位为MPa ;
[001引 n-安全系数,取n = 6;
[0014] q-基本顶上覆岩层载荷,单位为Mpa ;
[0015] S2、每组炮孔中布置3〜4个炮孔,炮孔间距b = 3〜5m ;
[0016] S3、炮孔角度:炮孔与顶板仰角0 = 25〜60。,指向采空区方向;炮孔轴线方向 与运输顺槽轴线方向平行;
[0017] S4、炮孔的垂直深度由基本顶岩层层位、厚度确定,即;
[001 引 H=Eh+h
[0019] 式中,H-炮孔的垂直深度,单位为m ;E h-直接顶厚度,单位为m ;h-基本顶厚度, 单位为m;
[0020] S5、炮孔长度L按如下公式计算:
[0021] L = ~- smp
[0022] S6、炮孔成孔直径75mm ;
[0023] S7、炮孔实施在超前工作面煤壁20m W外;
[0024] S8、装药,工作面推至炮孔处进行装药,炸药为煤矿许用乳化炸药,药卷直径为 60mm,采用双雷管、双导爆索引爆。装药长度不大于炮孔在基本顶内的深度,并且封泥长度 不小于炮孔长度的20% ;
[0025] S9、起爆顺序,沿工作面推进方向由内向外分组起爆,每次起爆炮孔个数不大于3 个。
[0026] 采用了上述技术方案,本发明的有益效果为:本发明在上区段工作面回采时,在工 作面运输顺槽内布置不同角度和深度的炮孔,采用深孔预裂的方法,在基本顶一定区域预 先形成弱面,破坏基本顶岩层的完整性,工作面采过后通过顶板压力作用使基本顶悬顶长 度按预定位置断裂,缩短采空区侧向基本顶的悬顶长度,降低采空区侧向支承压力,进而在 下区段留小煤柱沿空掘巷时达到减轻巷道受压的目的,使巷道易于维护。
[0027] 本发明与现有技术相比具有的主要优点是:不必在巷道内侧全程布置炮孔,而是 分组布置,在基本顶一定区域预先形成弱面,工作面采过后通过顶板压力作用使基本顶悬 顶长度按预定位置断裂,减少了炮孔施工个数和炸药量,降低工人劳动强度。
附图说明
[002引图1为本发明在上区段工作面运输顺槽实施炮孔布置图;
[0029] 图2为图1的I-I剖面图;
[0030] 图3 ;图1的II-II剖面图;
[003U 图4 ;图1的剖面图(未实施深孔预裂的情况);
[00对图5 ;图1的剖面图(实施深孔预裂的情况);
Figure CN103244180BD00042
[0033] 其中;1、液压支架;2、上区段工作面煤壁;3、炮孔;4、上区段运输顺槽;5、上区段 采空区;6、小煤柱;7、下区段留小煤柱沿空掘巷;8、直接顶;9、基本顶;10、上区段工作面。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0035] 如图1-图5共同所示,某矿综采工作面开采15号煤层,煤层采高26m。直接顶为 炭质泥岩,平均厚度4. 5m ;基本顶为中、细粒砂岩,平均厚度6. 8m,砂岩致密坚硬,抗拉强度 8. 2MPa,基本顶岩层载荷为202. 3kN/m2。实施步骤如下;
[0036] (1)首先计算炮孔组间距a :
[0037]
Figure CN103244180BD00051
[003引根据上式计算结果,确定炮孔组间距为10m。
[0039] (2)每组炮孔中布置3个炮孔,炮孔间距b = 4m。
[0040] (3)炮孔与顶板仰角e = 40°,指向采空区方向;炮孔轴线方向与运输顺槽轴线 方向平行。
[0041] (4)炮孔的垂直深度由基本顶岩层层位、厚度确定。即:
[0042] H 二 Z! h+h 二 4. 5+6. 8 二 11. 3m
[0043] 根据上式计算结果,确定炮孔的垂直深度为11. 3m。
[0044] (5)炮孔长度L根据下式计算: J. H 11*3 -IV [0
[0045] 王= 二17.郎m smp sin 40
[0046] 即炮孔长度取17.58m
[0047] (6)炮孔成孔直径75mm。
[0048] (7)炮孔实施;上区段工作面回采时在超前工作面煤壁20m W外开始实施炮孔。
[0049] (8)上区段工作面煤壁推至炮孔处进行装药,炸药为煤矿许用=号乳化炸药,药卷 直径为60mm,采用双雷管、双导爆索引爆。雷管为煤矿许用8号瞬发电雷管,导爆索为煤矿 许用导爆索,规格为巫6. 5 + 0. 3臟。装药长度10. 5m,封炮泥长度7. 08m。
[0050] (9)起爆顺序:沿上区段工作面推进方向由内向外分次起爆,每次起爆炮孔个数3 个。
[0051] (10)随着上区段工作面推进,重复执行化)、(7)、(8)步骤,即炮孔实施、装药、起 爆,沿上区段运输顺槽爆破预裂基本顶岩层的完整性,缩短采空区侧向基本顶长度,达到降 低采空区侧向支承压力的目的,进而改善下区段留小煤柱沿空掘巷时围岩的应力环境,使 巷道更易维护,同时降低巷道的维护成本,提高经济效益。
[0052] 本发明不局限于上述具体的实施方式,本领域的普通技术人员从上述构思出发, 不经过创造性的劳动,所作出的种种变换,均落在本发明的保护范围之内。
Figure CN103244180BD00052

Claims (1)

1. 一种留小煤柱沿空掘巷围岩控制方法,其特征在于,按如下步骤进行: 51、 在上区段工作面回采时,在工作面前方运输顺槽靠外帮侧顶板沿运输顺槽轴线方 向布置若干组炮孔,炮孔组间距a按如下公式计算:
Figure CN103244180BC00021
式中:a-炮孔组间距,单位为m ; h-基本顶岩层厚度,单位为m; σ t-基本顶的抗拉强度,单位为MPa ; η-安全系数,取η = 6 ; q_基本顶上覆岩层载荷,单位为Mpa ; 52、 每组炮孔中布置3〜4个炮孔,炮孔间距b = 3〜5m ; 53、 炮孔角度:炮孔与顶板仰角β =25〜60°,指向采空区方向;炮孔轴线方向与运 输顺槽轴线方向平行; 54、 炮孔的垂直深度由基本顶岩层层位、厚度确定,即: H = Σ h+h 式中,H-炮孔的垂直深度,单位为m ; Σ h-直接顶厚度,单位为m ;h-基本顶岩层厚度, 单位为m ; 55、 炮孔长度L按如下公式计算:
Figure CN103244180BC00022
56、 炮孔成孔直径75mm ; 57、 炮孔实施在超前工作面煤壁20m以外; 58、 装药,工作面推至炮孔处进行装药,炸药为煤矿许用乳化炸药,药卷直径为60mm,采 用双雷管、双导爆索引爆;装药长度不大于炮孔在基本顶内的深度,并且封泥长度不小于炮 孔长度的20% ; 59、 起爆顺序,沿工作面推进方向由内向外分组起爆,每次起爆炮孔个数不大于3个。
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