CN105484757A - 一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法，包括以下步骤：对顶板、正帮和副帮进行加强支护；工作面回采前，对底板进行起底，并铺设混凝土预制块；工作面回采后，在所述混凝土预制块上布置外注式密集单体。本发明还公开一种治理综采工作面顺槽底鼓的结构，包括：顶板侧帮支护组件，用于对顶板、正帮和副帮进行加强支护；底板支护组件，包括对所述底板起底后铺设在所述底板上的混凝土预制块和在所述混凝土预制块上布置的外注式密集单体。本发明的治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构具有安全、工程量小、成本低的优点。

Description

一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构

技术领域

本发明涉及矿井采掘领域，尤其涉及一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构。

背景技术

受采掘工程的影响，巷道顶底板和左右两侧帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为“底鼓”。底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物力去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。

补连塔煤矿22煤底板下局部有一层泥岩，该泥岩厚度在0.6-3m，综采工作面回采过程中受此泥岩影响，工作面顺槽发生底鼓，尤其是工作面回风顺槽在受到工作面二次采动影响后底鼓加剧，底鼓严重的地方底鼓达到3m以上，严重影响综采工作面的正常生产，有效的治理顺槽底鼓成为综采工作面安全高效生产的关键。

目前治理底鼓的技术大致分为两类：一类是防止，即采取措施将底鼓量减少到允许的范围内，主要从降低巷道围岩应力，加固围岩或保持围岩的强度这两个方面考虑；二是清除底鼓，将巷道已发生底鼓的部分岩石清除，恢复巷道断面积。

以上两种方法在补连塔煤矿三盘区治理底鼓都采用过，但是治理底鼓效果均不理想。

第一种防止的技术，在我矿试用了反底供加顶板补强支护治理顺槽底鼓，该方法支护成本高，而且反底供施工要求高成本高达到6000元/m,且在实际应用中暴露了一下几个问题：

1、顶板支护强度增加后，顺槽采空区悬顶面积过大，导致工作面机尾三角区压力集中经常出现冒顶，若处理采空区悬顶带来极大安全隐患；

2、顺槽支护强度增大后，工作面大的来压后，顺槽单体被压断较多；

3、反底供受大的来压影响，底鼓无法遏制，出现底鼓后，处理难度增加。

第二种清除底鼓，将巷道已发生底鼓的部分岩石清除，在实际生产过程中暴露以下问题：

1、主要采用提前起底的方法保证顺槽高度，即工作面顺槽底鼓后，组织起底机和转载机在工作面超前50米以前起底保证巷道高度在4m，工作面推至时保证巷道高度不低于3.5m，低于3.5时提前在10-20米位置二次起底。往往需要多次起底，但并不能完全制止底鼓，不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩层的稳定性和矿井的安全生产带来隐患。

2、工作面顺槽二次起底后，底板遭到破坏后泥岩遇水软化，导致工作面刮板机机尾及支架钻入泥岩，无法正常推进，靠在机尾铲板下垫钢板保证刮板机机尾的推进，端头架每架需垫200-300根枕木才能保证拉出支架保证推进增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安全、工程量小、成本低的治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构。

本发明提供一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法，包括以下步骤：

对顶板、正帮和副帮进行加强支护；

工作面回采前，对底板进行起底，并铺设混凝土预制块；

工作面回采后，在所述混凝土预制块上布置外注式密集单体。

进一步地，对所述顶板加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述顶板所在平面铺设第一金属网片；

垂直于所述顶板间隔打设多根锚杆；

垂直于所述顶板间隔打设多根第一锚索。

进一步地，对所述顶板加强支护的步骤，还包括回采前的补强支护：

在所述顶板所在平面，间隔铺设多根相互垂直的第一钢带，所述第一钢带上间隔打设多根第二锚索。

进一步地，对所述正帮加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述正帮所在平面铺设塑料网；

垂直于所述正帮间隔打设多根玻璃钢锚杆。

进一步地，对所述正帮加强支护的步骤，还包括回采同时的补强支护：

对所述正帮加固高分子材料。

进一步地，对所述侧帮加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述副帮所在平面铺设第二金属网片；

垂直于所述副帮间隔打设多根螺纹钢锚杆。

进一步地，对所述侧帮加强支护的步骤，还包括回采前的补强支护：

在所述副帮所在的平面，沿所述顺槽走向间隔铺设多根第二钢带，所述第二钢带上间隔打设多根第三锚索；

在所述副帮所在的平面，垂直于所述顺槽走向间隔铺设多根PVC带，所述PVC带上间隔打设多根第四锚索。

进一步地，所述铺设混凝土预制块的步骤，进一步包括：

铺设第一混凝土层；

铺设第二混凝土层，所述第二混凝土层中设有两层钢筋层，每层所述钢筋层包括网格布置的多根钢筋，两层所述钢筋层之间通过联系筋连接。

进一步地，工作面回采后对局部高度达不到要求的所述底板，再次起底重新铺设所述混凝土预制块。

进一步地，所述外注式密集单体为多根间隔布置的柱靴。

本发明还提供一种治理综采工作面顺槽底鼓的结构，包括：

顶板侧帮支护组件，用于对顶板、正帮和副帮进行加强支护；

底板支护组件，包括对所述底板起底后铺设在所述底板上的混凝土预制块和在所述混凝土预制块上布置的外注式密集单体。

进一步地，所述顶板侧帮支护组件包括顶板支护部，所述顶板支护部进一步包括：

在所述顶板所在平面铺设的第一金属网片；

垂直于所述顶板间隔打设的多根锚杆；

垂直于所述顶板间隔打设的多根第一锚索。

进一步地，所述顶板支护部还包括：

在所述顶板所在平面，间隔铺设的多根相互垂直第一钢带，所述第一钢带上间隔打设多根第二锚索。

进一步地，所述顶板侧帮支护组件包括正帮支护部，所述正帮支护部进一步包括：

在所述正帮所在平面铺设的塑料网；

垂直于所述正帮间隔打设的多根玻璃钢锚杆。

进一步地，所述正帮支护部还包括用于加固的高分子材料。

进一步地，所述顶板侧帮支护组件包括副帮支护部，所述副帮支护部进一步包括：

在所述副帮所在平面铺设的第二金属网片；

垂直于所述副帮间隔打设的多根螺纹钢锚杆。

进一步地，所述副帮支护部还包括：

在所述副帮所在的平面，沿所述顺槽走向间隔铺设的多根第二钢带，所述第二钢带上间隔打设多根第三锚索；

在所述副帮所在的平面，垂直于所述顺槽走向间隔铺设的多根PVC带，所述PVC带上间隔打设多根第四锚索。

进一步地，所述混凝土预制块进一步包括：

第一混凝土层；

第二混凝土层，所述第二混凝土层中设有两层钢筋层，每层所述钢筋层包括网格布置的多根钢筋，两层所述钢筋层之间通过联系筋连接。

进一步地，所述外注式密集单体为多根间隔布置的柱靴。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明对顶板和侧帮进行支护，加强了顶板和侧帮的结构，防止底板底鼓。

同时，对已经发生底鼓的部分进行起底，并增加了混凝土预制块，进一步防止底板发生底鼓并方便了底板的通行。

此外，在混凝土预制块上布置外注式密集单体，防止受到工作面采动的影响。

本发明的治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构具有安全、工程量小、成本低的优点。

附图说明

图1是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构的剖视图；

图2是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构中外注式密集单体的结构示意图；

图3是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构的局部俯视图；

图4是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构的局部左视图；

图5是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构的局部右视图；

图6是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构中混凝土预制块的剖视图；

图7是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构中第二混凝土层的横截面图；

图8是本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的方法的流程图；

图9是本发明最佳实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的方法的流程图。

附图标记对照表：

1-顶板2-正帮3-副帮

4-底板

10-顶板支护部20-正帮支护部30-副帮支护部

40-混凝土预制块50-外注式密集单体

11-第一金属网片12-锚杆13-第一锚索

14-第二锚索15-第一钢带

21-塑料网22-玻璃钢锚杆23-木托盘

31-第二金属网片32-螺纹钢锚杆33-第三锚索

34-第二钢带35-PVC带36-第四锚索

37-圆钢钢带

41-第一混凝土层42-第二混凝土层421-钢筋

422-联系筋

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，图1为本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的结构的剖视图。该剖视图是垂直于顺槽的延伸方向剖切的。治理综采工作面顺槽底鼓的结构，包括：顶板侧帮支护组件，用于对顶板1、正帮2和副帮3进行加强支护；底板支护组件，包括对底板4起底后铺设在底板4上的混凝土预制块40和在混凝土预制块40上布置的外注式密集单体50(参见图2)。

本发明对顶板1和侧帮(包括正帮2和副帮3)进行支护，加强了顶板1和侧帮的结构，防止底板底鼓。同时，对已经发生底鼓的部分进行起底，并增加了混凝土预制块，进一步防止底板4发生底鼓并方便了底板的通行。此外，在混凝土预制块40上布置外注式密集单体50，防止受到工作面采动的影响。本发明的治理综采工作面顺槽底鼓的方法和结构具有安全、工程量小、成本低的优点。

本实施例中，如图1和图3所示，顶板侧帮支护组件包括顶板支护部10，顶板支护部10进一步包括：在顶板1所在平面铺设的第一金属网片11；垂直于顶板1间隔打设的多根锚杆12；垂直于顶板1间隔打设的多根第一锚索13。

其中，顶板支护部10采用锚杆+锚索+金属网片的联合支护方式。锚杆12的尺寸为φ18×1800mm，每间隔1.1米一排，一排四根布置；第一锚索13的尺寸为φ21.6×8150mm，每间隔3.3米一排，一排两根布置，顶板1全断面铺设菱形的第一金属网片11，网片的钢丝直径为φ10mm，网格80×80mm。

顺槽的顶板支护的作用是加强顶板安全，防止工作面回采时顶板冒落，但支护的最佳效果是回采前顶板不冒落，回采后顶板冒落。防止顶板大面积悬顶，导致顶板压力传递，进而导致工作面机尾区域压力增大。简单的说，顶板支护强度小，顶板容易冒落，可能回采前冒顶；支护强度过大，可以保证顶板安全，但采空区顶板不跨落，悬顶面积增大顶板压力大。本实施例中，顶板支护结构即保证了回采前顶板不冒落，又防止因为悬顶面积过大导致工作面机尾区域压力增大。

较佳地，如图1和图3所示，顶板支护部10的补强支护结构还包括：在顶板1所在平面，间隔铺设的多根相互垂直的第一钢带15，第一钢带15上间隔打设多根第二锚索14。

其中，第一钢带15沿顺槽延伸方向布置4列，第一钢带15沿垂直于顺槽的方向还布置了至少3排。第一钢带15最好为π型钢带，目前矿井常用的有W型钢带、圆钢钢带、π型钢带，π型钢带较其他两种钢带，其较厚且强度大，不易变形损坏。第二锚索14垂直打设第一钢带15中，第一锚索13与第二锚索14相互平行，第二锚索规格为φ21.6×8150mm。

本实施例中，如图1和图4所示，顶板侧帮支护组件包括正帮支护部20，正帮支护部20进一步包括：在正帮2所在平面铺设的塑料网21；垂直于正帮间隔打设的多根玻璃钢锚杆22。

其中，正帮2采用φ27×2400mm的玻璃钢锚杆22，每隔0.8米一排，一排四根布置，正帮2的全断面铺设塑料网21，网格45×45mm。如图1所示，玻璃钢锚杆22通过木托盘23与塑料网21固定连接。

由于正帮是需要回采的，所以正帮的支护不能使用铁丝网和金属锚杆，只能用玻璃钢锚杆、木托盘和塑料网。正帮回采时利用采煤机割，虽然玻璃钢锚杆、木托盘和塑料网的支护强度小，但可以用采煤机割。

较佳地，正帮支护部20还包括用于加固的高分子材料。高分子材料注入正帮的支护结构中，对正帮起到补强支护的作用。

本实施例中，如图1和图5所示，顶板侧帮支护组件包括副帮支护部30，副帮支护部30进一步包括：在副帮3所在平面铺设的第二金属网片31；垂直于副帮3间隔打设的多根螺纹钢锚杆32。

其中，副帮采用φ22×2200mm的螺纹钢锚杆32每间隔1米一排，一排四根布置，副帮3全断面铺设φ10mm的菱形的第二金属网片31，网格80×80mm。沿顺槽的延伸方向还铺设有圆钢钢带37，螺纹钢锚杆32垂直打设圆钢钢带37中。

由于副帮不需要回采，又由于螺纹钢锚杆和金属网片的支护强度大，因此副帮采用螺纹钢锚杆和金属网片能起到较好的支护作用。

本实施例中，如图1和图5所示，副帮支护部30的补强支护结构还包括在副帮3所在的平面，沿顺槽走向间隔铺设的多根第二钢带34，第二钢带34上间隔打设多根第三锚索33；在副帮3所在的平面，垂直于顺槽走向间隔铺设的多根PVC带35，PVC带上间隔打设多根第四锚索36。

其中，副帮采用第二钢带34为π型钢带，第三锚索33和第四锚索36的规格为φ21.6×5150mm，沿顺槽走向方向布置3排第二钢带34，垂直于第二钢带34的方向上布置4列PVC带，每根PVC带上有三根第四锚索36。PVC带具有一定的弹性和伸缩性，在巷道帮鼓一定程度内依然具备支护效果，而金属材质的钢带，变形后容易失效。

本实施例中，如图6-7所示，混凝土预制块40进一步包括：第一混凝土层41；第二混凝土层42，第二混凝土层42中设有两层钢筋层，每层钢筋层包括网格布置的多根钢筋421，两层钢筋层之间通过联系筋422连接。

其中，混凝土预制块40的规格为2.5×2×0.25m，第二混凝土层42采用双层钢筋混凝土结构，使用C30混凝土，主体钢筋规格为圆钢，两层钢筋层之间的间距150mm，同一层钢筋之间的绑扎间距(即网格尺寸)为350mm，两层钢筋间之间采用圆钢(即联系筋422)连接。单块混凝土预制块40的重量为3.13t，使用防爆无轨胶轮车运输、防爆铲车安装，巷道内成对安设。

较佳地，外注式密集单体50为多根间隔布置的柱靴。

其中，工作面安装后，为防止受工作面采动的影响，在混凝土预制块40上布置外注式密集单体50。单体采用DWQ/110(40、42、45)外注式单体，配备直径450mm的柱靴，一排8-11根单体，间排距450×450mm，单体布置距离150m。外注式密集单体50正常向外打设，工作面回采时回撤外注式密集单体50搬运到最外面打设。

如图8所示，本发明一实施例中治理综采工作面顺槽底鼓的方法，包括以下步骤：

步骤S801：对顶板、正帮和副帮进行加强支护；

步骤S802：工作面回采前，对底板进行起底，并铺设混凝土预制块；

步骤S803：工作面回采后，在所述混凝土预制块上布置外注式密集单体。

由于混凝土预制块铺设在巷道底板上。工作面起底后，底部为泥岩，遇水后变成泥浆状，人员、车辆、设备无法通行，铺设混凝土预制块后可以满足行人、通车、设备等通过。

如图9所示，本发明中治理综采工作面顺槽底鼓的方法的最佳实施例包括以下步骤：

步骤S901：掘进过程中，在所述顶板所在平面铺设第一金属网片；

步骤S902：掘进过程中，垂直于所述顶板间隔打设多根锚杆；

步骤S903：掘进过程中，垂直于所述顶板间隔打设多根第一锚索；

步骤S904：掘进过程中，在所述正帮所在平面铺设塑料网；

步骤S905：掘进过程中，垂直于所述正帮间隔打设多根玻璃钢锚杆；

步骤S906：掘进过程中，在所述副帮所在平面铺设第二金属网片；

步骤S907：掘进过程中，垂直于所述副帮间隔打设多根螺纹钢锚杆；

步骤S908：工作面回采前，在所述顶板所在平面，间隔铺设多根相互垂直的第一钢带，第一钢带上间隔打设多根第二锚索；

步骤S909：工作面回采前，在所述副帮所在的平面，沿所述顺槽走向间隔铺设多根第二钢带，第二钢带上间隔打设多根第三锚索；

步骤S910：工作面回采前，在所述副帮所在的平面，垂直于所述顺槽走向间隔铺设多根PVC带，PVC带上间隔打设多根第四锚索；

步骤S911：工作面回采前，对底板进行起底，并铺设第一混凝土层；

步骤S912：工作面回采前，铺设第二混凝土层，所述第二混凝土层中设有两层钢筋层，每层所述钢筋层包括网格布置的多根钢筋，两层所述钢筋层之间通过联系筋连接；

步骤S913：工作面回采同时，在所述正帮上加固高分子材料；

步骤S914：工作面回采后，在所述混凝土预制块上布置外注式密集单体；

步骤S915：工作面回采后，对局部高度达不到要求的所述底板，再次起底重新铺设所述混凝土预制块。

其中，步骤S901-S903为掘进过程中对顶板的支护，步骤S904-S905为掘进过程中对正帮的支护，步骤S906-S907为掘进过程中对侧帮的支护，步骤S908为工作面回采前对顶板的补强支护，步骤S909-S910为工作面回采前对副帮的补强支护，步骤S911-S912为工作面回采前对底板的支护，步骤S913为工作面回采同时对正帮的补强支护，步骤S914-S915均是工作面回采后完成的。步骤S904-S905和步骤S905-S907这两组步骤之间没有固定的先后顺序，即正帮和副帮在掘进过程中的支护顺序可以任意先后排列，也可以同时进行。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对顶板、正帮和副帮进行加强支护；

工作面回采前，对底板进行起底，并铺设混凝土预制块；

工作面回采后，在所述混凝土预制块上布置外注式密集单体。

2.根据权利要求1所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述顶板加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述顶板所在平面铺设第一金属网片；

垂直于所述顶板间隔打设多根锚杆；

垂直于所述顶板间隔打设多根第一锚索。

3.根据权利要求2所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述顶板加强支护的步骤，还包括回采前的补强支护：

在所述顶板所在平面，间隔铺设多根相互垂直的第一钢带，所述第一钢带上间隔打设多根第二锚索。

4.根据权利要求1-3任一项所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述正帮加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述正帮所在平面铺设塑料网；

垂直于所述正帮间隔打设多根玻璃钢锚杆。

5.根据权利要求4所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述正帮加强支护的步骤，还包括回采同时的补强支护：

对所述正帮加固高分子材料。

6.根据权利要求4所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述侧帮加强支护的步骤，进一步包括掘进过程中的支护：

在所述副帮所在平面铺设第二金属网片；

垂直于所述副帮间隔打设多根螺纹钢锚杆。

7.根据权利要求6所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，对所述侧帮加强支护的步骤，还包括回采前的补强支护：

在所述副帮所在的平面，沿所述顺槽走向间隔铺设多根第二钢带，所述第二钢带上间隔打设多根第三锚索；

在所述副帮所在的平面，垂直于所述顺槽走向间隔铺设多根PVC带，所述PVC带上间隔打设多根第四锚索。

8.根据权利要求6或7所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，所述铺设混凝土预制块的步骤，进一步包括：

铺设第一混凝土层；

铺设第二混凝土层，所述第二混凝土层中设有两层钢筋层，每层所述钢筋层包括网格布置的多根钢筋，两层所述钢筋层之间通过联系筋连接。

9.根据权利要求8所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，工作面回采后对局部高度达不到要求的所述底板，再次起底重新铺设所述混凝土预制块。

10.根据权利要求1所述的治理综采工作面顺槽底鼓的方法，其特征在于，所述外注式密集单体为多根间隔布置的柱靴。

11.一种治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，包括：

顶板侧帮支护组件，用于对顶板、正帮和副帮进行加强支护；

底板支护组件，包括对所述底板起底后铺设在所述底板上的混凝土预制块和在所述混凝土预制块上布置的外注式密集单体。

12.根据权利要求11所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述顶板侧帮支护组件包括顶板支护部，所述顶板支护部进一步包括：

在所述顶板所在平面铺设的第一金属网片；

垂直于所述顶板间隔打设的多根锚杆；

垂直于所述顶板间隔打设的多根第一锚索。

13.根据权利要求12所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述顶板支护部还包括：

在所述顶板所在平面，间隔铺设的多根相互垂直第一钢带，所述第一钢带上间隔打设多根第二锚索。

14.根据权利要求11-13任一项所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述顶板侧帮支护组件包括正帮支护部，所述正帮支护部进一步包括：

在所述正帮所在平面铺设的塑料网；

垂直于所述正帮间隔打设的多根玻璃钢锚杆。

15.根据权利要求14所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述正帮支护部还包括用于加固的高分子材料。

16.根据权利要求14所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述顶板侧帮支护组件包括副帮支护部，所述副帮支护部进一步包括：

在所述副帮所在平面铺设的第二金属网片；

垂直于所述副帮间隔打设的多根螺纹钢锚杆。

17.根据权利要求16所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述副帮支护部还包括：

在所述副帮所在的平面，沿所述顺槽走向间隔铺设的多根第二钢带，所述第二钢带上间隔打设多根第三锚索；

在所述副帮所在的平面，垂直于所述顺槽走向间隔铺设的多根PVC带，所述PVC带上间隔打设多根第四锚索。

18.根据权利要求16或17所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述混凝土预制块进一步包括：

第一混凝土层；

第二混凝土层，所述第二混凝土层中设有两层钢筋层，每层所述钢筋层包括网格布置的多根钢筋，两层所述钢筋层之间通过联系筋连接。

19.根据权利要求11所述的治理综采工作面顺槽底鼓的结构，其特征在于，所述外注式密集单体为多根间隔布置的柱靴。