CN104533482A - 一种提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是在上区段工作面回采之前、在上区段回采巷道临近下区段侧帮、位于小煤柱靠上区段侧提前设置巷帮预加固锚索；在下区段沿空掘巷过程中,在小煤柱侧帮处设置多根小煤柱帮锚杆以及多根小煤柱帮部加固锚索，小煤柱帮部加固锚索包括小煤柱帮部中空注浆加固锚索和常规加固锚索；滞后沿空巷道掘进迎头不超过100m，在小煤柱侧帮设置的小煤柱侧帮砼喷层；滞后沿空巷道掘进迎头不超过200m，对小煤柱帮部中空注浆加固锚索进行注水泥浆加固。本发明可以防止沿空掘巷小煤柱片帮，提高小煤柱的稳定性，减小沿空巷道围岩变形量。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿巷道围岩加固技术，尤其涉及一种高地压条件下提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法。
背景技术
沿空掘巷又分为留小煤柱沿空掘巷和完全沿空掘巷两种形式。完全沿空掘巷是指沿采空区边缘开掘巷道的布置形式，此时巷道上帮岩体松散破碎，极易产生上部采空区窜矸、漏风、透水、瓦斯集中等安全隐患，因此其应用范围受到很大限制。留小煤柱沿空掘巷是在巷道与采空区之间保留一定宽度的煤柱护巷，在高地压条件下，煤柱宽度一般为5～8m，从而达到防止老空区积水、有害气体及大块岩石窜入巷道内的目的，随着开采及支护技术的不断进步，留小煤柱沿空掘巷技术应用逐渐增多。
沿空掘巷小煤柱由于受上区段采空区侧向支承压力的影响，强度低，承载能力小，当本工作面回采时，在本工作面采动超前支承压力的作用下，煤柱的失稳将会造成巷道顶板以实体煤帮为支点发生回转运动，并将支承压力大部分转到实体煤帮，使得实体煤帮的变形急剧增大，巷道断面严重收缩。为了保证沿空巷道的正常使用，经常需要对巷道重新进行刷帮卧底，因此提高沿空掘巷小煤柱的稳定是控制沿空巷道、特别是高地压条件下沿空巷道围岩剧烈变形的关键。
目前，我国煤矿沿空掘巷普遍采用锚索网支护技术，如图2所示，包括多根设于巷道靠工作面侧帮的帮锚杆，多根设于巷道顶板的顶锚杆及顶锚索，多根设于小煤柱侧帮的帮部锚杆，以及1～2根设于小煤柱侧帮的帮部加固锚索。现有沿空掘巷小煤柱，包括高地压条件下沿空掘巷小煤柱加固基本上仅考虑靠沿空巷道这一侧帮，而靠上区段采空区侧帮基本上没有进行预加固，仅仅依靠上区段巷帮原施工锚杆进行支护，图2所示还包括顶板岩体、上区段回采巷道、小煤柱和松动区。然而沿空掘巷后小煤柱的松动区范围大，锚杆基本上锚固在松动区范围内，在采动支承压力作用下极易引起小煤柱靠上区段侧帮原施工的锚杆失效、煤柱片帮，从而导致小煤柱的有效宽度减小，煤柱的稳定性降低。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，以防止沿空掘巷小煤柱片帮，提高小煤柱的稳定性，减小沿空巷道围岩变形量。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点是：
在上区段工作面回采之前、在上区段回采巷道临近下区段侧帮、位于小煤柱靠上区段侧提前设置巷帮预加固锚索；
在下区段沿空掘巷过程中,在小煤柱侧帮处设置多根小煤柱帮锚杆以及多根小煤柱帮部加固锚索，所述小煤柱帮部加固锚索包括小煤柱帮部中空注浆加固锚索和常规加固锚索；
滞后沿空巷道掘进迎头不超过100m，在小煤柱侧帮设置的砼喷层；
滞后沿空巷道掘进迎头不超过200m，对所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索进行注水泥浆加固。
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点也在于：所述小煤柱靠上区段侧帮的巷帮预加固锚索的长度L1满足：L1≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度。
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点也在于：所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索以及常规加固锚索的长度L2满足：L2≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度。
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点也在于：所述小煤柱帮部加固锚索布置为两排，同一排中小煤柱帮部中空注浆加固锚索和常规加固锚索相间布置，相邻小煤柱帮部加固锚索的间距不超过1.2m。
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点也在于：所述小煤柱侧帮砼喷层的厚度为60～80mm，小煤柱侧帮砼喷层的喷浆料，其重量配比按：水泥∶黄砂∶青石子为1∶2∶2；所述青石子的粒径为5-10mm，所述按重量配比的喷浆料水灰比为0.45，在所述喷浆料中按水泥重量的5﹪加入速凝剂，所述水泥采用标号不低于325的硅酸盐水泥。
本发明提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法的特点也在于：对所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索进行注水泥浆加固，其注浆料的重量配比按：水∶水泥为1∶1.5，在所述注浆料中按水泥重量的8％添加ACZ-Ⅰ型水泥添加剂，注浆料中的水泥采用标号不低于425的硅酸盐水泥，注浆压力为4～5MPa，注浆稳压时间3～5分钟。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明首先通过设在沿空掘巷小煤柱靠上区段采空区侧帮的预加固锚索和设在靠沿空巷道侧帮的若干根帮部中空注浆加固锚索以及常规加固锚索对煤柱形成的夹持作用，达到防止小煤柱松动片帮的目的；其次是通过在沿空巷道内对煤柱侧帮中空注浆锚索进行注水泥浆加固，将松动的煤柱胶结为整体，将常规普通锚索由端锚转化为全锚，提高锚索的承载能力，从而达到提高煤柱强度及稳定性的目的。本发明方法极大地提高了沿空掘巷小煤柱稳定性，不仅防止了小煤柱片帮，更重要的是提高了小煤柱的稳定性，从而避免了在工作面回采过程中沿空巷道顶板可能发生的回转运动，极大地有利于减小巷道围岩变形量，有利于保持沿空掘巷围岩的稳定。
附图说明
图1为本发明加固方法及巷道围岩变形示意图；
图2为现有技术中沿空掘巷小煤柱加固形式及其巷道围岩变形示意图；
图中标号：1设于巷道靠工作面侧帮的帮锚杆，2设于巷道顶板的顶锚杆及顶锚索，3a设于小煤柱侧帮的帮部锚杆，3b设于小煤柱侧帮的帮部加固锚索，3c上区段巷帮原施工锚杆，4巷帮预加固锚索，5a小煤柱帮锚杆,5b小煤柱帮部中空注浆加固锚索,5c常规加固锚索；6砼喷层；11顶板岩体，12上区段回采巷道，13小煤柱，14松动区，15工作面，16巷道。
具体实施方式
参见图1，本实施例中提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法是：
在上区段工作面回采之前、在上区段回采巷道12临近下区段侧帮、位于小煤柱靠上区段侧提前设置巷帮预加固锚索4，小煤柱靠上区段侧帮的巷帮预加固锚索4的长度L1满足：L1≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度，单位为m。
在下区段沿空掘巷过程中,在小煤柱侧帮处设置多根小煤柱帮锚杆5a以及多根小煤柱帮部加固锚索，其中小煤柱帮部加固锚索包括小煤柱帮部中空注浆加固锚索5b和常规加固锚索5c；小煤柱帮部中空注浆加固锚索5b以及常规加固锚索5c的长度L2满足：L2≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度；小煤柱帮部加固锚索布置为两排，同一排中小煤柱帮部中空注浆加固锚索5b和常规加固锚索5c相间布置，相邻小煤柱帮部加固锚索的间距不超过1.2m。
滞后沿空巷道掘进迎头不超过100m，在小煤柱侧帮设置的砼喷层6；砼喷层6的厚度为60～80mm，砼喷层6的喷浆料，其重量配比按：水泥∶黄砂∶青石子为1∶2∶2；青石子的粒径为粒径5-10mm，按重量配比的喷浆料水灰比为0.45，在喷浆料中按水泥重量的5﹪加入速凝剂，水泥采用标号不低于325的硅酸盐水泥。
滞后沿空巷道掘进迎头不超过200m，对小煤柱帮部中空注浆加固锚索5b进行注水泥浆加固，其注浆料的重量配比按：水∶水泥为1：1.5，为了提高水泥浆的渗透能力，在注浆料中按水泥重量的8％添加ACZ-Ⅰ型水泥添加剂，注浆料中的水泥采用标号不低于425的硅酸盐水泥，注浆压力为4～5MPa，注浆稳压时间为3～5分钟。
除此之外，如图1中所示的多根设于巷道靠工作面侧帮的帮锚杆1、多根设于巷道顶板的顶锚杆及顶锚索2，以及上区段巷帮原施工锚杆3c仍然按图2所示的已有技术进行设置。
本实施例在图1中相应还示出顶板岩体11、上区段回采巷道12、小煤柱13、松动区14、工作面15和巷道16。
本发明方法在淮浙煤电有限公司顾北煤矿1322(1)工作面和1342(1)工作面高地压沿空巷道进行了应用，实践证明采用本发明加固方法不仅提高了煤柱的稳定性，而且巷道的支护效果得到明显改善，与未使用该加固方法的其它同类似地质条件的小煤柱沿空掘巷相比，巷道围岩变形量平均要降低50％左右。
Claims (6)
1.一种提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：
在上区段工作面回采之前、在上区段回采巷道(12)临近下区段侧帮、位于小煤柱靠上区段侧提前设置巷帮预加固锚索(4)；
在下区段沿空掘巷过程中,在小煤柱侧帮处设置多根小煤柱帮锚杆(5a)以及多根小煤柱帮部加固锚索，所述小煤柱帮部加固锚索包括小煤柱帮部中空注浆加固锚索(5b)和常规加固锚索(5c)；
滞后沿空巷道掘进迎头不超过100m，在小煤柱侧帮设置的砼喷层(6)；
滞后沿空巷道掘进迎头不超过200m，对所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索(5b)进行注水泥浆加固。
2.根据权利要求1所述的提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：所述小煤柱靠上区段侧帮的巷帮预加固锚索(4)的长度L1满足：L1≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度。
3.根据权利要求1所述的提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索(5b)以及常规加固锚索(5c)的长度L2满足：L2≮B/2+1.0m，其中，B为小煤柱的设计宽度。
4.根据权利要求1所述的提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：所述小煤柱帮部加固锚索布置为两排，同一排中小煤柱帮部中空注浆加固锚索(5b)和常规加固锚索(5c)相间布置，相邻小煤柱帮部加固锚索的间距不超过1.2m。
5.根据权利要求1所述的提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：所述小煤柱侧帮砼喷层(6)的厚度为60～80mm，小煤柱侧帮砼喷层(6)的喷浆料，其重量配比按：水泥∶黄砂∶青石子为1∶2∶2；所述青石子的粒径为5-10mm，所述按重量配比的喷浆料水灰比为0.45，在所述喷浆料中按水泥重量的5﹪加入速凝剂，所述水泥采用标号不低于325的硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的提高沿空掘巷小煤柱稳定性的加固方法，其特征是：对所述小煤柱帮部中空注浆加固锚索(5b)进行注水泥浆加固，其注浆料的重量配比按：水∶水泥为1∶1.5，在所述注浆料中按水泥重量的8％添加ACZ-Ⅰ型水泥添加剂，注浆料中的水泥采用标号不低于425的硅酸盐水泥，注浆压力为4～5MPa，注浆稳压时间3～5分钟。
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