CN106522980A - 倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,包括锚杆支护和巷旁支护,还包括异形工字钢棚支护,所述异形工字钢棚支护的棚梁与顶板顶紧,所述异形工字钢棚支护的棚腿的上端端面与所述棚梁的端部面接触焊接,所述棚腿的下端插进装有碎石的下沉孔内。本发明中的沿空护巷支护在锚杆支护的基础上,使用了异形工字钢棚作为巷中支护,工字钢棚能够稳定地支撑顶板,且工字钢棚的棚腿插进底板上装有碎石的下沉孔内,为工字钢棚的棚腿预留了一定的下沉空间。因此,即便顶板和底板存在移近量,但是,工字钢棚能够整体支撑顶板下移,保持了顶板的完整性,顶板不会破坏。本发明还公开了一种应用于该沿空护巷支护的施工方法。

Description

倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护及其施工方法
技术领域
本发明涉及煤层开采技术领域,特别涉及一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护。还涉及一种应用于该沿空护巷支护的施工方法。
背景技术
倾斜中厚煤层层状顶板在沿空护巷时极易受到采动压力而破坏,倾斜中厚煤层工作面机巷在巷道掘进时采用异形断面的巷道较多,异形断面巷道有利于保持巷道层状顶板的完整性。但是由于巷道上帮比巷道下帮高很多,沿空护巷时受采动压力影响,顶板下沉量很大,有的顶底板移近量在450mm~700mm之间,不能直接作为下区段的回风巷使用。此外,锚网索支护的层状顶板极易受到采动压力破坏导致顶板冒落,进而导致沿空护巷失败。而在多种沿空护巷手段确保顶板不被破坏的条件下,巷道底鼓现象却不可避免。
综上所述,如何确保倾斜中厚煤层层状顶板在沿空护巷时不被破坏,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,以确保顶板不被破坏。
本发明的另一目的在于提供一种应用于该沿空护巷支护的施工方法,保护顶板不被破坏。
为达到上述目的,本发明提供以下技术方案:
一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,包括锚杆支护和巷旁支护,还包括异形工字钢棚支护,所述异形工字钢棚支护的棚梁与顶板顶紧,所述异形工字钢棚支护的棚腿的上端端面与所述棚梁的端部面接触焊接,所述棚腿的下端插进装有碎石的下沉孔内。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,所述巷旁支护为双孔型混凝土砌块墙体,所述双孔型混凝土砌块墙体的顶部与顶板之间填充软质材料。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,所述软质材料为木料或泡沫塑料。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,所述的双孔型混凝土砌块墙体的厚度为0.4m~0.6m。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,所述下沉孔的深度0.4m~0.5m。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,位于巷道上帮的所述棚腿的长度为2.5m~3m;位于巷道下帮的所述棚腿的长度为1.5m~2m;位于巷道上帮的所述棚腿与所述双孔型混凝土砌块墙体之间的距离为0.1m~0.2m。
优选的,在上述的沿空护巷支护中,所述锚杆支护采用左旋螺纹钢金属树脂锚杆和钢筋梯支撑顶板,巷道上帮采用管缝式锚杆支护,顶板和巷道上帮均铺设锚网。
本发明还提供了一种沿空护巷支护施工方法,应用于以上任一项所述的沿空护巷支护,步骤包括:
S01、采用锚杆支护对巷道进行基本支护;
S02、将双孔型混凝土砌块采用错缝交叉砌筑方式砌筑垂直墙体,进行巷旁支护,墙体高度直至顶板,且墙体的顶部与顶板之间填充软质材料,砌筑墙体前,在墙体采空区侧支设密集单体支柱,密集单体支柱的柱距为0.2m~0.3m,在距离密集单体支柱2.4m~3.0m处采用混凝土浇灌墙体基础,待墙体基础干燥后,在墙体基础上砌筑墙体;
S03、在巷道中架设异形工字钢棚支护,进行巷中支护,所述异形工字钢棚支护的棚梁与顶板顶紧,所述异形工字钢棚支护的棚腿的上端端面与所述棚梁的端部面接触焊接,距离煤壁60m之内采用单体支柱作为棚腿,距离煤壁60m之外采用工字钢作为棚腿,替换棚腿时,预先在巷中支设一根临时的单体支柱,在原单体支柱所在的底板上凿出下沉孔,将碎石装进所述下沉孔内至设计高度,再将工字钢棚腿插进装有碎石的下沉孔内。
优选地,在上述的沿空护巷支护施工方法中,所述步骤S03中的替换棚腿时,依次进行,每次只能替换一根棚腿。
优选地,在上述的沿空护巷支护施工方法中,还包括步骤S04,沿空护巷二次维护,对巷道进行沉底、清除浮煤和铺设轨道,巷道的两侧采用砂浆浇筑。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护中,巷中支护采用与巷道的端面形状相同的异形工字钢棚支护,异形工字钢棚支护的棚梁与顶板顶紧,棚腿的上端端面与棚梁的端部进行面接触焊接,且棚腿的下端插进装有碎石的下沉孔内。顶板在锚杆支护的基础上,使用了异形工字钢棚作为巷中支护,工字钢棚能够稳定地支撑顶板,且工字钢棚的棚腿插进底板上装有碎石的下沉孔内,为工字钢棚的棚腿预留了一定的下沉空间。因此,即便顶板和底板存在移近量,但是,工字钢棚能够整体支撑顶板下移,保持了顶板的完整性,顶板不会破坏。
本发明提供的沿空护巷支护施工方法应用于本发明中的沿空护巷支护,能够保证顶板的完整,不会因为采动压力而破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护的锚杆支护的布置示意图;
图2为本发明实施例提供的一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护的布置示意图;
图3为本发明实施例提供的一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷二次维护的结构示意图。
在图1-图3中,1为顶板、2为锚杆、3为锚索、4为巷道下帮、5为巷道上帮、6为轨面、701为棚梁、702为棚腿、8为墙体、9为下沉孔、10为软质材料。
具体实施方式
本发明的核心是提供了一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,顶板能够保持完整,不被破坏。
本发明还提供了一种应用于该沿空护巷支护的施工方法,能够保持顶板的完整。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1-图3,本发明实施例提供了一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,以下简称沿空护巷支护,包括锚杆支护、巷旁支护和巷中支护,其中,巷中支护为异形工字钢棚支护,异形工字钢棚支护的形状与巷道的断面形状相同,图1-图3中列举的巷道的断面为梯形,则异形工字钢棚支护的形状也为梯形。异形工字钢棚支护包括棚梁701和棚腿702,其中,棚梁701紧贴顶板1,将顶板1顶紧,棚腿702为工字钢,棚腿702的上端端面与棚梁701的端部进行面接触焊接,棚腿702的下端插进底板上装有碎石的下沉孔9内。
上述的沿空护巷支护中,在锚杆支护的基础上,在巷道中采用异形工字钢棚支护作为巷中支护,通过形状与巷道断面形状相同的异形工字钢棚支护对顶板1进行完整地支撑,棚梁701的两端与棚腿702的上端进行面接触焊接,增强了异形工字钢棚支护的结构强度,且棚腿702的下端插入底板上装有碎石的下沉孔9内,装有碎石的下沉孔9允许棚腿702在下沉孔9内下移,为异形工字钢棚支护预留了下沉空间,从而,当顶底板移近时,异形工字钢棚支护可完好地整体下移,顶板1在异形工字钢棚支护的支撑下整体下移,确保了顶板1的完整性和稳定性,层状顶板不会因为采动压力遭到破坏。
如图2所示,在本实施例中,沿空护巷支护的巷旁支护为双孔型混凝土砌块墙体8,即采用双孔型混凝土砌块砌筑成墙体,双孔型混凝土砌块墙体8的顶部与顶板1之间填充有软质材料10。通过对巷旁支护的阻力计算,确定选用双孔型混凝土砌块砌筑墙体,双孔型混凝土砌块的强度为14MPa~16MPa,墙体的厚度优选为0.4m~0.6m,完全能够承受压力。在墙体的顶部与顶板1之间填充软质材料10可以缓冲顶板1对墙体的硬性冲击,保护顶板1。
作为优化,本实施例中的软质材料10采用木料或泡沫塑料,只要能够起到缓冲作用即可,并不局限于本实施例所列举的材料。
根据巷道的实际情况确定下沉孔9的深度,本实施例中下沉孔9的深度为0.4m~0.5m,使得异形工字钢棚支护的预留下沉量能够满足顶底板的移近量,保持顶板1的完整和稳定。
在本实施例中,靠近巷道上帮5的棚腿702的长度为2.5m~3m;靠近巷道下帮4的棚腿702的长度为1.5m~2m;靠近巷道上帮5的棚腿702与双孔型混凝土砌块墙体8之间的距离为0.1m~0.2m。具体数值根据巷道的实际形状确定。
在本实施例中,锚杆支护作为基本支护,锚杆支护采用左旋螺纹钢金属树脂锚杆和钢筋梯支撑顶板1,巷道上帮5采用管缝式锚杆支护,顶板1和巷道上帮5均铺设锚网。
具体地,以工作面走向长1050m、倾斜长200m、煤层倾角平均为28°、采高为2.1m,煤层结构方式为外连煤层与内连煤层中间夹深灰色泥岩夹煤线与软煤、外连伪顶和直接顶为深灰色泥岩、厚度为1.1~2.5m的工作面为例进行说明,该工作面容易垮落。采煤方法为走向长壁采煤法,采煤工艺为综合机械化开采,瓦斯等级为瓦斯矿井。根据该工作面地质条件,采用锚杆支护设计理论及工程力学理论,对锚杆支护参数进行计算,得到机巷支护参数为:断面形状为异形,以外连煤层顶板为巷道顶板,顶板1宽度为3.6m,顶板1中高为2.122m,顶板1采用左旋螺纹钢金属树脂锚杆配钢筋梯支护,锚杆2长度为2.3m,锚杆2直径为18mm,间排距为0.9m*0.9m;锚索3间距为3.6m,排距为1.8m,锚索3长度为5.25m,锚索直径为15.24mm,巷道上帮5采用管缝式锚杆护帮,管缝式锚杆长度为1.5m,间排距为0.8m*0.9m,顶板1及巷道上帮5均铺设锚网,锚网为菱形网。
异形工字钢棚支护的参数为:棚距为0.9m,净宽为2.4m,棚梁701长3.0m,棚梁701的梁头为斜面,角度与顶板1倾角一致,巷道上帮5的棚腿702长2.8m,巷道下帮4的棚腿702长1.7m,巷道上帮5的棚腿702距墙体0.1m;由于顶板1将下沉,下沉孔9的深度为0.45m,采用碎石填至设计高度。
本发明实施例还提供了一种沿空护巷支护施工方法,应用于以上全部实施例所描述的沿空护巷支护,包括以下步骤:
步骤S01、采用锚杆支护对巷道进行基本支护,锚杆支护的参数可参照以上实施例所列举的数据,当然,根据实际的工作面情况选择合适的锚杆支护。
步骤S02、将双孔型混凝土砌块采用错缝交叉砌筑方式砌筑成垂直墙体,进行巷旁支护,墙体高度直至顶板1,且墙体的顶部与顶板1之间填充软质材料10,砌筑墙体前,在墙体采空区侧支设密集单体支柱,密集单体支柱的柱距为0.2m~0.3m,在距离密集单体支柱2.4m~3.0m处采用混凝土浇灌平整的墙体基础,待墙体基础干燥后,一般为24小时后,在墙体基础上砌筑墙体。
步骤S03、在巷道中架设异形工字钢棚支护,进行巷中支护,异形工字钢棚支护的棚梁701与顶板1顶紧,异形工字钢棚支护的棚腿702的上端端面与棚梁701的端部面接触焊接,使其牢固固定。距离煤壁60m之内采用单体支柱作为棚腿702,距离煤壁60m之外采用工字钢作为棚腿702,用工字钢棚腿替换单体支柱棚腿时,预先在巷中支设一根临时的单体支柱,在原单体支柱所在的底板上凿出下沉孔9,将碎石装进下沉孔9内至设计高度,再将工字钢棚腿插进装有碎石的下沉孔9内。
采用上述沿空护巷支护施工方法能够保证在进行沿空护巷时,顶板保持完整和稳定,不会因采动压力破坏。
进一步地,为了保证支护的安全,在本实施例中,在进行步骤S03中的替换棚腿时,依次进行,每次只替换一根棚腿702,操作过程稳定。当然,施工条件允许,也可以每次多替换几根棚腿702。
如图3所示,沿空护巷支护施工方法还包括步骤S04,沿空护巷二次维护,对巷道进行沉底、清除浮煤和铺设轨道操作,巷道的两侧采用砂浆浇筑。具体地,按照净宽为2.2m,中高大于2.0m进行沉底,不破坏工字钢棚腿,两边采用砂浆浇灌,确保巷道美观,清除巷道内的浮煤,保持巷道干净整洁,确定轨道的轨面和位置,铺设轨道,维护好沿空护巷支护。把沿空护巷二次维护与沿空护巷最终效果统筹考虑,二次维护不破坏支撑体,减少了工程量,缩短了施工时间。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种倾斜中厚煤层层状顶板的沿空护巷支护,包括锚杆支护和巷旁支护,其特征在于,还包括异形工字钢棚支护,所述异形工字钢棚支护的棚梁(701)与顶板(1)顶紧,所述异形工字钢棚支护的棚腿(702)的上端端面与所述棚梁(701)的端部面接触焊接,所述棚腿(702)的下端插进装有碎石的下沉孔(9)内。
2.根据权利要求1所述的沿空护巷支护,其特征在于,所述巷旁支护为双孔型混凝土砌块墙体(8),所述双孔型混凝土砌块墙体(8)的顶部与顶板(1)之间填充有软质材料(10)。
3.根据权利要求2所述的沿空护巷支护,其特征在于,所述软质材料(10)为木料或泡沫塑料。
4.根据权利要求2所述的沿空护巷支护,其特征在于,所述的双孔型混凝土砌块墙体(8)的厚度为0.4m~0.6m。
5.根据权利要求1所述的沿空护巷支护,其特征在于,所述下沉孔(9)的深度0.4m~0.5m。
6.根据权利要求2所述的沿空护巷支护,其特征在于,靠近巷道上帮(5)的所述棚腿(702)的长度为2.5m~3m;靠近巷道下帮(4)的所述棚腿(702)的长度为1.5m~2m;靠近所述巷道上帮(5)的所述棚腿(702)与所述双孔型混凝土砌块墙体(8)之间的距离为0.1m~0.2m。
7.根据权利要求1所述的沿空护巷支护,其特征在于,所述锚杆支护采用左旋螺纹钢金属树脂锚杆和钢筋梯支撑所述顶板(1),巷道上帮(5)采用管缝式锚杆支护,所述顶板(1)和所述巷道上帮(5)均铺设锚网。
8.一种沿空护巷支护施工方法,应用于权利要求1-7任一项所述的沿空护巷支护,其特征在于,步骤包括:
S01、采用锚杆支护对巷道进行基本支护;
S02、将双孔型混凝土砌块采用错缝交叉砌筑方式砌筑垂直墙体,进行巷旁支护,墙体高度直至顶板(1),且墙体的顶部与顶板(1)之间填充软质材料(10),砌筑墙体前,在墙体采空区侧支设密集单体支柱,密集单体支柱的柱距为0.2m~0.3m,在距离密集单体支柱2.4m~3.0m处采用混凝土浇灌墙体基础,待墙体基础干燥后,在墙体基础上砌筑墙体;
S03、在巷道中架设异形工字钢棚支护,进行巷中支护,所述异形工字钢棚支护的棚梁(701)与顶板(1)顶紧,所述异形工字钢棚支护的棚腿(702)的上端端面与所述棚梁(701)的端部面接触焊接,距离煤壁60m之内采用单体支柱作为棚腿,距离煤壁60m之外采用工字钢作为棚腿,替换棚腿时,预先在巷中支设一根临时的单体支柱,在原单体支柱所在的底板上凿出下沉孔(9),将碎石装进所述下沉孔(9)内至设计高度,再将工字钢棚腿插进装有碎石的下沉孔(9)内。
9.根据权利要求8所述的沿空护巷支护施工方法,其特征在于,在进行所述步骤S03中的替换棚腿时,依次进行,每次只能替换一根棚腿。
10.根据权利要求8所述的沿空护巷支护施工技术,其特征在于,还包括步骤S04,沿空护巷二次维护,对巷道进行沉底、清除浮煤和铺设轨道操作,巷道的两侧采用砂浆浇筑。
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