CN105736022A - 基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法，其适用于深部矿井采煤工作面，控制顶板为软弱复合的矩形回采巷道的变形。首先利用钻孔柱状图判断巷道顶板的地质赋存，接着利用钻孔窥视仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育，再利用注浆短锚杆和注浆长锚杆以及锚索实现了分层支护的效果。采用本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法根据回采过程中探测的顶板裂隙发育，及时的进行注浆支护，注浆时机及时、注浆量更足，且节约了注浆成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法，其适用于深部矿井采煤工作面，控制顶板为软弱复合的矩形回采巷道的变形。
背景技术
深部矿山采煤工作面回采巷道的稳定性控制技术，一直是矿山压力研究领域的重点研究方向。而随着煤矿复杂的地质条件和构造应力等因素，导致围岩控制技术研究一直存在较大的困难。特别是针对深井软弱复合顶板的回采巷道研究，众多的学者进行了孜孜不倦的探索，提出了很多有价值的围岩控制方案，其代表性成果有：巷道梯次支护方法，其主要的原理是首先利用锚杆支护对巷道周边围岩进行造壳，接着利用短锚索对存在弱面的围岩进行二次支护。
但是，目前的深部软弱复合顶板的煤巷围岩控制方法研究，主要存在以下几点不足：无法根据需要及时的进行注浆支护，且注浆量往往不足；没有监测采煤工作面回采过程中，软弱复合顶板的巷道的顶板裂隙发育情况。故，需要对上述深部软弱复合顶板的煤巷围岩控制方法进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,根据回采过程中探测的顶板裂隙发育，及时的进行注浆支护。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,包括如下步骤：
(1)、根据矿井钻孔柱状图分析回采煤层的地质参数，并探测处于回采煤层中的回采巷道的位置和厚度；
(2)根据回采煤层的地质参数及回采巷道的位置和厚度设计分层支护装置，所述分层支护装置包括第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，所述第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索结构相同；但长度和直径不同，与对应待支护的区域相适应；
(3)采用钻孔探测仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育；
(4)采用第一注浆锚杆对回采巷道周围的裂隙发育区域进行第一层支护；
(5)采用第二注浆锚杆对回采巷道上方的软弱岩层区域进行第二层支护；
(6)采用注浆长锚索对回采巷道上方的坚硬岩层区域进行第三层支护。
作为上述方案的进一步优化，第一层支护采用若干第一注浆锚杆，以间排距为800mm*800mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第一层支护，且所述第一注浆锚杆的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层和煤线层；
作为上述方案的进一步优化，第二层支护采用若干第二注浆锚杆，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护，且所述第二注浆锚杆的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层和泥岩层；
作为上述方案的进一步优化，第三层支护采用若干注浆长锚索，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护；所述注浆长锚索的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层、泥岩层和沙质泥岩，且所述注浆长锚索吊在沙岩上；
作为上述方案的进一步优化，所述第一注浆锚杆、第二注浆锚杆或注浆长锚索包括杆体(18)和设于杆体内部的注浆通道，所述杆体的下端设有托盘(20)并通过螺母(19)固定；所述杆体的上端设有注浆孔，且所述注浆孔中设有注浆塞；所述杆体(18)上间距设有若干泄浆孔(22)，且所述泄浆孔(22)的内部设有薄膜层，设于泄浆孔(22)的薄膜层厚度由大到小设置，且设于杆体下端的泄浆孔的薄膜层最薄；所述注浆通道内部设有若干注浆阻水条，且每两个泄浆孔(22)间设有一所述注浆阻水条。
作为上述方案的进一步优化，所述第一注浆锚杆直径为22mm,长度为2000mm。
作为上述方案的进一步优化，所述第二注浆锚杆直径为22mm,长度为4300mm。
作为上述方案的进一步优化，所述注浆长锚索直径为18.9mm,长度为10000mm。
相比现有技术，本发明提供的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法的有益效果体现在：
1、本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法，利用钻孔柱状图判断巷道顶板的地质赋存，接着利用钻孔窥视仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育，再利用第一注浆锚杆和第二注浆锚杆以及注浆长锚索实现了分层支护；通过分层分级分段支护注浆，注浆时机更及时，有效提高注浆的可靠性。
2、本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法，通过分层支护，采用第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，并根据不同岩层的特性，对应注入相应的浆液使用量，节约了注浆成本。
3、本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法采用的装置包括第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索结构相同但长度和直径不同。第一注浆锚杆、第二注浆锚杆或注浆长锚索的杆体的上端设有注浆孔，杆体上间距设有若干泄浆孔，且泄浆孔的内部设有薄膜层，设于泄浆孔的薄膜层厚度由大到小设置，且设于杆体下端的泄浆孔的薄膜层最薄；当注浆压力达到不同值时，冲破不同泄浆孔处的薄膜，及时实现注浆保护。
附图说明
图1为本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法的原理图。
图2为本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法对回采巷道支护的剖面示意图。
图3本发明的本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法采用的钻孔窥视仪结构示意图。
图4为本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法采用的第一注浆锚杆的结构示意图。
图中：1-第一砂岩；2-第一砂质泥岩；3-泥页岩；4-煤线；5-炭质泥岩；6-回采煤层；7-第二砂质泥岩；8-第二砂岩；9-泥岩；10-钻孔窥视仪；11-探头；12-滑轮；13-连杆；14-回采煤巷；15-第一注浆锚杆；16-第一注浆锚杆；17-注浆长锚索；18-杆体；19-螺母；20-托盘；21-止浆塞；22-泄浆孔；23-膨胀阻水条；24-薄膜。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法根据矿井钻孔柱状图，获得的没有回采的工作面之前复合顶板的地质概况，软弱、坚硬岩层的位置；当工作面回采后，利用钻孔窥视仪探测巷道顶板的裂隙发育位置和范围；接着利用注浆短锚杆和注浆长锚杆搭配锚索，对复合顶板进行分层支护。
一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,包括如下步骤：
(1)、根据矿井钻孔柱状图分析回采煤层的地质参数，并探测处于回采煤层中的回采巷道的位置和厚度；
本优选实施例中，根据矿井钻孔柱状图判断顶板软弱、坚硬岩层的厚度和位置，根据淮南深部矿井获得的地质资料，埋深980m，回采煤层6的厚度为3.6m，回采煤巷14处于回采煤层6中，其尺寸为：宽5m，高3.4m，其复合顶板岩层依次为：炭质泥岩5的厚度1.68m、煤线4厚度0.36m、泥页岩3的厚度2.2m，较硬的第一砂质泥岩2厚度5.3m，坚硬的第一砂岩1的厚度15.2m。相应的巷道底板依次为：较硬的第二砂质泥岩7的厚度5.2m，坚硬的第二砂岩8的厚度6.3m。其中，第一砂岩和第二砂岩：灰白色，厚层状，细中粒结构，钙质胶结，致密坚硬；第一砂质泥岩和第二砂质泥岩：灰色，破碎状，含沙量较高，较坚硬，稳定性较好；炭质泥岩：黑色，脆性较破碎；煤线和回采煤层：黑色，粉末状；泥页岩：灰色，破碎状，含沙量较高，较坚硬，稳定性较好。
(2)根据回采煤层的地质参数及回采巷道的位置和厚度设计分层支护装置，所述分层支护装置包括第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索结构相同但长度和直径不同。参见图4，图4为本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法采用的第一注浆锚杆的结构示意图。
第一注浆锚杆包括杆体18和设于杆体内部的注浆通道，杆体的上端设有注浆孔，杆体的下端设有托盘20并通过螺母19固定；所述杆体18上间距设有若干泄浆孔22，且所述泄浆孔22的内部设有薄膜层，设于泄浆孔22的薄膜层厚度由大到小设置，且设于杆体下端的泄浆孔的薄膜层最薄；注浆通道内部设有若干注浆阻水条，且每两个泄浆孔22间设有一所述注浆阻水条，将所述杆体内的注浆通道分成若干个注浆区段。优化的，述托盘20一侧位于杆体18外周上设有止浆塞21，防止浆从底端外泄。且注浆孔中设有注浆塞，通过注浆孔将浆注入杆体内部的注浆通道，注浆结束后将注浆塞置入注浆孔中。
(3)采用钻孔探测仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育；
利用钻孔窥视仪观测巷道顶板的裂隙发育。参见图3，图3为本发明的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法采用的钻孔窥视仪结构示意图。钻孔窥视仪10包括探头11、滑轮12和连杆13。本优选实施例中，巷道顶板裂隙发育范围为炭质泥岩5和煤线4，于是设置第一注浆锚杆15长度为2m。根据钻孔柱状图，判断软弱岩层的范围为4.24m，于是设置第二注浆锚杆16的长度为4.3m。再根据钻孔柱状图中的坚硬岩层的位置为9.54m处，设置注浆锚索17长度10m。
(4)采用第一注浆锚杆对回采巷道周围的裂隙发育区域进行第一层支护；第一层支护采用若干第一注浆锚杆，以间排距为800mm*800mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第一层支护，且所述第一注浆锚杆的高度贯穿回采巷道周围的炭质泥岩层和煤线层。
(5)采用第二注浆锚杆对回采巷道上方的软弱岩层区域进行第二层支护；第二层支护采用若干第二注浆锚杆，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护，且所述第二注浆锚杆的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层和泥岩层；
(6)采用注浆长锚索对回采巷道上方的坚硬岩层区域进行第三层支护。第三层支护采用若干注浆长锚索，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护；所述注浆长锚索的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层、泥岩层和沙质泥岩，且所述注浆长锚索吊在沙岩上；
其中第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索的具体注浆过程如下：在杆体上打出一系列泄浆孔，在泄浆孔之间黏贴膨胀阻水条，并在泄浆孔的孔口黏贴薄膜，然后依次安装止浆塞、托盘、螺母。在注浆过程支护，注浆压力首先胀破最薄的薄膜处的泄浆孔，即锚固端处的泄浆孔，随着浆液从第一孔口流出，与第一膨胀阻水条接触后，阻水条膨胀并与围岩充分接触，此时第二孔口薄膜胀破，依次完成剩余泄浆孔的注浆。
本发明的一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法，利用钻孔柱状图判断巷道顶板的地质赋存，接着利用钻孔窥视仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育，再利用第一注浆锚杆和第二注浆锚杆以及注浆长锚索实现了分层支护；采用第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，注浆时机更及时、注浆量更足，节约了注浆成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：包括如下步骤：
(1)根据矿井钻孔柱状图分析回采煤层的地质参数，并探测处于回采煤层中的回采巷道的位置和厚度；
(2)根据回采煤层的地质参数及回采巷道的位置和厚度设计分层支护装置，所述分层支护装置包括第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索，所述第一注浆锚杆、第二注浆锚杆和注浆长锚索结构相同；但长度和直径不同，与对应待支护的区域相适应；
(3)采用钻孔探测仪探测回采过程中巷道顶板的裂隙发育；
(4)采用第一注浆锚杆对回采巷道周围的裂隙发育区域进行第一层支护；
(5)采用第二注浆锚杆对回采巷道上方的软弱岩层区域进行第二层支护；
(6)采用注浆长锚索对回采巷道上方的坚硬岩层区域进行第三层支护。
2.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：第一层支护采用若干第一注浆锚杆，以间排距为800mm*800mm排列于回采巷道周围对煤巷进行第一层支护，且所述第一注浆锚杆的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层和煤线层。
3.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：第二层支护采用若干第二注浆锚杆，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护，且所述第二注浆锚杆的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层和泥岩层。
4.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：第三层支护采用若干注浆长锚索，以间排距为1600mm*1600mm排列于回采巷道上方对煤巷进行第二层支护；所述注浆长锚索的高度贯穿回采巷道上方的炭质泥岩层、煤线层、泥岩层和沙质泥岩，且所述注浆长锚索吊在沙岩上。
5.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：所述第一注浆锚杆、第二注浆锚杆或注浆长锚索包括杆体(18)和设于杆体内部的注浆通道，所述杆体的上端设有注浆孔；所述杆体的下端设有托盘(20)并通过螺母(19)固定；所述杆体(18)上间距设有若干泄浆孔(22)，且所述泄浆孔(22)的内部设有薄膜层，设于泄浆孔(22)的薄膜层厚度由大到小设置，且设于杆体下端的泄浆孔的薄膜层最薄；所述注浆通道内部设有若干注浆阻水条，且每两个泄浆孔(22)间设有一所述注浆阻水条。
6.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：所述第一注浆锚杆直径为22mm,长度为2000mm。
7.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：所述第二注浆锚杆直径为22mm,长度为4300mm。
8.根据权利要求1所述的基于深部软弱复合顶板的矩形煤巷的分层支护方法,其特征在于：所述注浆长锚索直径为18.9mm,长度为10000mm。
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