CN104453944A - 一种防止煤柱冲击的护巷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种“防止煤柱冲击的护巷方法”，其特点为： (1)在高地应力孤岛煤柱中间抽采条带工作面，条带工作面两侧留有宽煤柱； (2)在条带工作面一侧沿煤层底板宽巷掘进运输顺槽，在另一侧沿煤层底板宽巷掘进回风顺槽，两顺槽靠近煤柱侧浇筑混凝土墙，墙的厚度由采场上覆岩层重量决定； (3)回采巷道支护采用混凝土墙、锚杆、锚索配合菱形金属网联合支护方式； (4)工作面两顺槽掘进过程中，在顺槽煤柱侧安装锚杆、锚索锚入煤柱内一定长度，并安装托盘、螺母，对巷帮及时支护，锚杆、锚索外漏的长度要比混凝土墙宽度长10cm左右；然后在混凝土墙宽度处挂菱形金属网，支设模板，浇筑混凝土；待混凝土墙达到一定强度后，给锚杆、锚索尾端安装托盘和螺母，进行永久支护，防止煤柱发生冲击危险。
Description
技术领域
本发明是矿业工程领域一种新的高地应力煤柱开采防止煤柱冲击的护巷方法，尤其是涉及一种防止煤柱冲击的护巷方法。
背景技术
近几年来随着我国煤炭资源开发强度的加大，煤矿开采深度不断增加，越来越多的矿井出现了灾害性冲击地压。2004年，我国大中型煤矿平均开采深度达到456m，目前新汶孙村矿已达1500m。按目前我国煤矿10～20m/a的采深增大速度，2010年我国国有重点煤矿的平均采深预计将达到700m，由于采深加大，中国现已成为世界上除德国、波兰以外煤矿冲击地压危害最严重的国家之一。我国冲击地压矿井分布范围正日趋扩大，而且灾害日趋严重。在大同、抚顺、北京、华亭、阜新、新汶等矿区因冲击地压而导致的重大伤亡事故就多达数十起，死伤人数达数百人，而深埋高地应力孤岛煤柱造成的冲击占很大比例。
深部厚煤层护巷道煤柱稳定性、抗冲击能力等问题应从矿井深度和巷道围岩性质两个方面予以探究。一般认为，当矿井开采深度超过800m及以上为深井开采。矿井开采达到一定深度，巷道围岩表现出高地应力、大变形、分区破裂化、冲击地压和煤与瓦斯突出等现象。因此，两侧煤柱抗冲击能力是深部开采必须解决的关键问题。
本发明设计的深埋厚煤层防治煤柱冲击破坏的方法，可防止顺槽护巷煤柱或者条带煤柱发生冲击地压，提高深埋高地应力工作面安全性。
发明内容
本发明的目的是防止深埋煤柱发生冲击。该方法使得巷道变形大大减小，阻止煤柱塑性区向留设煤柱内部扩张，适应于大埋深高地应力孤岛煤柱开采。采场形成以混凝土为主要承载结构，避免煤柱发生冲击地压，改善工作面顺槽支护效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
(1)根据采场地质条件，计算工作面开采上覆岩层对煤柱的作用力，使钢筋混凝土承载能力大于上覆岩层作用力，根据安全系数计算混凝土墙宽度。
(2)沿煤层底板掘进工作面运输顺槽和轨道顺槽，按宽巷掘进，巷道宽度按正常运输设备尺寸、行人要求、通风要求和巷道围岩预留变形量外加混凝土墙宽度(一般为0.5～2m)，即掘进巷道的宽度等于满足正常生产需要的巷道宽度加上混凝土墙宽度。
(3)两顺槽的煤柱侧选用较长的锚杆和锚索，锚杆、锚索锚入煤柱内一定长度，安装托盘和螺母，对巷帮及时支护。锚杆、锚索外漏长度比混凝土墙宽度长10cm左右，混凝土墙宽度处挂菱形金属网，支设混凝土模板，浇筑混凝土。待混凝土墙达到一定强度后，给锚杆、锚索尾端安装托盘和螺母，进一步加强支护，防止煤柱发生冲击危险。
(4)工作面顺槽浇筑的混凝土墙，通过锚杆、锚索和煤壁连成一体，使塑性区不向煤柱内部发展，保护留设煤柱的稳定性。工作面两侧形成以混凝土墙为承载结构，对工作面上覆顶板形成有效支撑，防止留设煤柱对巷道的冲击。
防止煤柱冲击的护巷方法具有如下优点：
(1)留设煤柱稳定性好，由混凝土墙承载上覆岩层应力，防止煤柱塑性区向内部扩张。
(2)对于高地应力孤岛煤柱开采，采用该方法能防止煤柱发生冲击。
(3)支护体系整体支撑能力强，在工作面设计中可以适当减小煤柱尺寸，提高煤炭资源回收率。
附图说明
图1是实施本发明所述的工作面两顺槽主视图。
图2是实施本发明所述的工作面俯视图。
图3是实施本发明所述的工作面顺槽支护示意图。
其中：1、2采空区；3、煤柱；4、混凝土墙；5、工作面顺槽；6、工作面；7、煤层底板；8、煤层顶板；9、锚索；10、锚杆；11、菱形金属网。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明做进一步说明。
参见附图1，是孤岛煤柱开采的一种情况，煤柱两侧为采空区2，在煤柱中抽采工作面6，工作面两侧留设一定宽度的煤柱3。
参见附图2和附图3，在方法实施过程中，沿煤层底板侧施工运输顺槽和轨道顺槽，采用矩形宽巷道，巷道宽度按满足正常生产需要的顺槽5的宽度加上混凝土墙4的宽度。掘进两顺槽，及时用锚杆10、锚索9支护，混凝土墙4侧选用较长的锚杆和锚索，工作面6侧选用常规锚杆支护。煤柱侧锚杆、锚索锚入一定长度，安装托盘和螺母，对巷帮及时支护，锚杆和锚索出漏长度比混凝土墙宽度长10cm左右，方便二次安装托盘和螺母。顺槽每掘进一定长度(3～5m)，距锚杆10和锚索11尾部10cm挂菱形金属网并支设混凝模板，浇筑混凝土。把锚杆10、锚索9和菱形金属网11浇筑到一块。待混凝土墙达到一定强度后，取下混凝土模板，给锚杆、锚索安装托盘和螺母，再浇筑下一段巷道。工作面顺槽浇筑的混凝土墙，通过锚杆10、锚索9和煤柱3连成一体，防止塑性区向煤柱内部发展，以保持煤柱3的稳定性。工作面两侧形成以混凝土墙4为主的承载结构，对工作面上覆顶板形成有效支撑，防止留设煤柱3对回采巷道5的冲击。
本发明工作原理：
(1)深埋厚煤层特点。煤层开采深度比较深，地压比较大，巷道围岩变形难于控制，留设煤柱冲击倾向性强，采用混凝土墙作为上覆岩层的承载结构，有效保护煤柱稳定性，有效防止煤柱向顺槽空间突出。
(2)采用锚杆、锚索和菱形金属网联合支护技术。充分利用锚杆、锚索和菱形金属网把浇筑的混凝土墙和煤壁连接为一个整体，提高了煤柱整体抗冲击性能力。
(3)煤柱防突技术。锚杆、锚索和菱形金属网把混凝土墙固定在煤柱外侧，煤柱发生冲击也不会威胁到巷道空间，保证回采巷道的安全。
(4)条带开采控制地表沉陷技术。采用大煤柱留宽，适宜的采宽，由于混凝土墙和留设煤柱对上覆岩层支撑作用，煤层顶板关键层不会发生断裂，地表就不会出现大的移动变形，对地表建筑物、水体和铁路能够有效保护。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种防止煤柱冲击的护巷方法，其特征在于，其工艺过程如下：
(1)根据采场地质条件，计算工作面上覆岩层对煤柱的压力，使混凝土承载能力大于上覆岩层作用力，从而确定混凝土墙的宽度；
(2)沿煤层底板侧施工运输顺槽和轨道顺槽，采用矩形宽巷道，按宽巷掘进，巷道宽度按满足正常生产需要的顺槽5的宽度加上混凝土墙4的宽度掘进两顺槽；
(3)采用锚杆10、锚索9支护，混凝土墙4侧选用较长的锚杆和锚索，工作面6侧选用常规锚杆支护；煤柱侧锚杆、锚索锚入一定长度，安装托盘和螺母，对巷帮及时支护，锚杆和锚索出漏长度比混凝土墙宽度长约10cm左右，用于二次安装托盘和螺母；顺槽每掘进一定长度(3～5m)，距锚杆10和锚索11尾部10cm挂菱形金属网并支设混凝模板，浇筑混凝土；把锚杆10、锚索9和菱形金属网11浇筑到一块；待混凝土墙达到一定强度后，取下混凝土模板，给锚杆、锚索安装托盘和螺母，再浇筑下一段巷道；
(4)工作面顺槽浇筑的混凝土墙，通过锚杆10、锚索9和煤柱3连成一体，防止塑性区向煤柱内部发展，以保持煤柱3的稳定性；工作面两侧形成以混凝土墙4为主的承载结构，对工作面上覆顶板形成有效支撑，防止留设煤柱3对回采巷道5的冲击。
2.根据权利要求1所述的一种防止煤柱冲击的护巷方法，其特征在于，适用于埋深大于500m，煤层倾角小于25°，中硬厚煤层，在采区范围内煤层厚度稳定，无落差较大的断层。
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