CN107060758B - 一种区段小煤柱留设施工方法 - Google Patents

一种区段小煤柱留设施工方法 Download PDF

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Abstract

一种区段小煤柱留设施工方法,步骤为:通过掘进机截割巷道,以围岩整体性不被破坏为前提,提高掘进机截割头转速,降低掘进机截割头移动速度,并以截割齿齿痕清晰连续为标准;先在巷道顶板和巷道两帮安装锚杆或锚索,再在巷道顶板铺设金属网;在巷道顶板裸露24h以内,对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭,并构成钢筋混凝土封固层;先在巷道底板安装锚杆,再铺设金属网,最后在金属网上浇注混凝土,并构成钢筋混凝土底板;对煤柱进行联合支护加固;对巷道进行超前加强支护,并随着工作面的推进沿煤柱边缘打设切顶钻孔;在工作面回采过程中,对煤柱进行打孔注浆加固,提高煤柱承载能力。本发明提高了煤炭采出率、围岩控制效果、矿井寿命及施工安全性。

Description

一种区段小煤柱留设施工方法
技术领域
本发明属于煤矿施工技术领域,特别是涉及一种区段小煤柱留设施工方法。
背景技术
煤柱尺寸对于矿井的安全生产具有非常重要的影响,在传统的放顶煤开采技术中,需要在两个区段工作面之间留设一定宽度的煤柱,煤柱宽度为30m左右,加上端头未放出的煤顶,导致工作面的煤炭损失率较高。
另外,在传统的放顶煤开采技术中,围岩变形破坏较为严重,且主要表现为两帮移近量大,煤帮会破碎成连片的网兜状,底鼓严重,导致人工底板破裂顶起,且呈现竖立状,致使巷道返修工作量大。
再有,在采动影响下,围岩的破坏将进一步加剧,导致超前支护施工更加困难,并且对围岩的控制效果也较差,从而增大了施工安全压力。
因此,开发一种全新的煤矿开采施工技术将十分必要,其应具备以下优点:①、能够降低煤炭损失率,提高煤炭采出率;②、能够提高围岩控制效果,进一步提高矿井寿命;③、能够进一步提高煤矿施工安全性。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种区段小煤柱留设施工方法,能够降低煤炭损失率,提高煤炭采出率;能够提高围岩控制效果,进一步提高矿井寿命;能够进一步提高煤矿施工安全性。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种区段小煤柱留设施工方法,包括如下步骤:
步骤一:通过掘进机截割巷道,以围岩整体性不被破坏为前提,提高掘进机截割头转速,降低掘进机截割头移动速度,并以截割齿齿痕清晰连续为标准;
步骤二:先在巷道顶板和巷道两帮安装锚杆或锚索,再在巷道顶板铺设金属网;
步骤三:在巷道顶板裸露24h以内,对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭,并构成钢筋混凝土封固层;
步骤四:先在巷道底板安装锚杆,再铺设金属网,最后在金属网上浇注混凝土,并构成钢筋混凝土底板;
步骤五:对煤柱进行联合支护加固;
步骤六:对巷道进行超前加强支护,并随着工作面的推进沿煤柱边缘打设切顶钻孔;
步骤七:在工作面回采过程中,对煤柱进行打孔注浆加固,提高煤柱承载能力。
步骤二中,采用全粘结式锚杆或锚索;锚杆或锚索的间距为0.9m~1.1m,锚杆或锚索的排距为0.7m~0.9m;当采用全粘结式锚杆时,锚杆的长度为2.3m~2.5m;当采用全粘结式锚索时,位于巷道顶板的锚索长度为4.2m~4.4m,位于巷道两帮的锚索长度为6.2m~6.4m。
步骤三中,在对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭前,并当围岩局部出现破坏或离层体时,需要注浆固化围岩局部内生裂隙或剥落离层体后,再进行喷浆封闭作业。
步骤四中,在巷道底板安装锚杆前,需要先清理巷道底板,清除底板围岩裂隙和离层体;锚杆采用全粘结式锚杆,锚杆垂直于巷道底板进行打设,锚杆的间距和排距均为0.9m~1.1m,锚杆的长度为1.4m~1.6m。
步骤五中,对煤柱进行联合支护加固的具体方案为:第一,在留巷侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,中间排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,且相对于煤层面上仰4°~6°,上排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行;第二,在采空区侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,上排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,相对于煤层面上仰4°~6°,中间排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行。
步骤六中,对巷道进行超前加强支护的具体方案为:在巷道内架设一梁三柱式支架,支架的间距为0.9m~1.1m,且一梁三柱式支架内的三个支柱均采用单体液压支柱,用于保证支架架设初期的工作阻力。
步骤六中,切顶钻孔的深度为14m~20m,切顶钻孔的间距为0.4m~0.6m。
步骤七中,打孔注浆加固区域选择在工作面前方20m~40m的区域。
步骤七中,对煤柱进行打孔注浆加固的具体方案为:在煤柱帮面上布置两排注浆孔,上排注浆孔与下排注浆孔交错分布,上排注浆孔与巷道底板的距离为2.1m~2.3m,下排注浆孔与巷道底板的距离为1.1m~1.3m;上排注浆孔和下排注浆孔的间距均为5.9m~6.1m;上排注浆孔和下排注浆孔的钻孔深度均为4.4m~4.6m;上排注浆孔的水平角为0°,上排注浆孔具有仰角,且仰角为29°~31°;下排注浆孔的水平角为19°~21°,且水平角迎向切眼偏转,且下排注浆孔的仰角为0°。
本发明的有益效果:
本发明与现有技术相比,能够降低煤炭损失率,提高煤炭采出率;能够提高围岩控制效果,进一步提高矿井寿命;能够进一步提高煤矿施工安全性。
附图说明
图1为采煤工作面示意图;
图2为巷道顶板、两帮及底板锚固支护示意图;
图3为煤柱联合支护加固示意图;
图4为煤柱帮面注浆孔布置示意图;
图5为图4中A-A剖视图;
图6为图4中B-B剖视图;
图中,1—围岩,2—沿空留巷,3—煤柱,4—采空区,5—煤层,6—巷道顶板,7—巷道两帮,8—巷道底板,9—钢筋混凝土封固层,10—钢筋混凝土底板,11—巷道顶板及两帮锚固用锚杆或锚索,12—巷道底板锚固用锚杆,13—采空区侧巷道,14—留巷侧煤柱帮面锚索,15—留巷侧煤柱帮面锚杆,16—采空区侧煤柱帮面锚索,17—采空区侧煤柱帮面,19—煤柱帮面上排注浆孔,20—煤柱帮面下排注浆孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种区段小煤柱留设施工方法,包括如下步骤:
步骤一:如图1所示,通过掘进机截割巷道,以围岩整体性不被破坏为前提,提高掘进机截割头转速,降低掘进机截割头移动速度,并以截割齿齿痕清晰连续为标准;只有围岩和煤柱的完整性得到保证,后续的锚杆、锚索及支架等支护效果才能得到充分发挥;
步骤二:如图2所示,先在巷道顶板和巷道两帮安装锚杆或锚索,再在巷道顶板铺设金属网;采用全粘结式锚杆或锚索;锚杆或锚索的间距为1.0m,锚杆或锚索的排距为0.8m;当采用全粘结式锚杆时,锚杆的长度为2.2m;当采用全粘结式锚索时,位于巷道顶板的锚索长度为4.3m,位于巷道两帮的锚索长度为6.3m;
步骤三:在巷道顶板裸露24h以内,对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭,并构成钢筋混凝土封固层,本实施例中,钢筋混凝土封固层的厚度为50mm;其中,在对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭前,并当围岩局部出现破坏或离层体时,需要注浆固化围岩局部内生裂隙或剥落离层体后,再进行喷浆封闭作业;由于巷道顶板的裸露时间未超过24h,在围岩为产生破坏前便进行支护,缩短了巷道无支护的时间,进而抑制了围岩从变形向结构破坏的转化,同时对围岩进行及时的整体封闭,还可以减少围岩在井下风流中的裸露时间,降低围岩的风化侵蚀程度,进而阻止围岩的风化破坏过程;
步骤四:先在巷道底板安装锚杆,再铺设金属网,最后在金属网上浇注混凝土,并构成钢筋混凝土底板;其中,在巷道底板安装锚杆前,需要先清理巷道底板,清除底板围岩裂隙和离层体;锚杆采用全粘结式锚杆,锚杆垂直于巷道底板进行打设,锚杆的间距和排距均为1.0m,锚杆的长度为1.5m;
步骤五:如图3所示,对煤柱进行联合支护加固,其具体方案为:第一,在留巷侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,中间排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,且相对于煤层面上仰5°,上排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行;第二,在采空区侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,上排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,相对于煤层面上仰5°,中间排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行;
步骤六:对巷道进行超前加强支护,其具体方案为:在巷道内架设一梁三柱式支架,支架的间距为1.0m,且一梁三柱式支架内的三个支柱均采用单体液压支柱,保证支架架设初期的工作阻力;另外,随着工作面的推进沿煤柱边缘打设切顶钻孔,切顶钻孔的深度为15m,切顶钻孔的间距为0.5m;
步骤七:如图4~6所示,在工作面回采过程中,对煤柱进行打孔注浆加固,提高煤柱承载能力;打孔注浆加固区域选择在工作面前方20m~40m的区域;对煤柱进行打孔注浆加固的具体方案为:在煤柱帮面上布置两排注浆孔,本实施例中,采用直径为42mm的钻机进行钻孔施工;上排注浆孔与下排注浆孔交错分布,上排注浆孔与巷道底板的距离为2.2m,下排注浆孔与巷道底板的距离为1.2m;上排注浆孔和下排注浆孔的间距均为6.0m;上排注浆孔和下排注浆孔的钻孔深度均为4.5m;上排注浆孔的水平角为0°,上排注浆孔具有仰角,且仰角为30°;为了提高下排注浆孔在注浆过程中的承压段长度,下排注浆孔的水平角为20°,且水平角迎向切眼偏转,且下排注浆孔的仰角为0°。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一:通过掘进机截割巷道,以围岩整体性不被破坏为前提,提高掘进机截割头转速,降低掘进机截割头移动速度,并以截割齿齿痕清晰连续为标准;
步骤二:先在巷道顶板和巷道两帮安装锚杆或锚索,再在巷道顶板铺设金属网;
步骤三:在巷道顶板裸露24h以内,对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭,并构成钢筋混凝土封固层;
步骤四:先在巷道底板安装锚杆,再铺设金属网,最后在金属网上浇注混凝土,并构成钢筋混凝土底板;
步骤五:对煤柱进行联合支护加固;
步骤六:对巷道进行超前加强支护,并随着工作面的推进沿煤柱边缘打设切顶钻孔;
步骤七:在工作面回采过程中,对煤柱进行打孔注浆加固,提高煤柱承载能力。
2.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤二中,采用全粘结式锚杆或锚索;锚杆或锚索的间距为0.9m~1.1m,锚杆或锚索的排距为0.7m~0.9m;当采用全粘结式锚杆时,锚杆的长度为2.3m~2.5m;当采用全粘结式锚索时,位于巷道顶板的锚索长度为4.2m~4.4m,位于巷道两帮的锚索长度为6.2m~6.4m。
3.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤三中,在对巷道顶板和巷道两帮进行喷浆封闭前,并当围岩局部出现破坏或离层体时,需要注浆固化围岩局部内生裂隙或剥落离层体后,再进行喷浆封闭作业。
4.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤四中,在巷道底板安装锚杆前,需要先清理巷道底板,清除底板围岩裂隙和离层体;锚杆采用全粘结式锚杆,锚杆垂直于巷道底板进行打设,锚杆的间距和排距均为0.9m~1.1m,锚杆的长度为1.4m~1.6m。
5.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤五中,对煤柱进行联合支护加固的具体方案为:第一,在留巷侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,中间排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,且相对于煤层面上仰4°~6°,上排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行;第二,在采空区侧的煤柱帮面上打设一排锚索和两排锚杆,上排为锚索,锚索与巷道轴线相垂直,相对于煤层面上仰4°~6°,中间排和下排为锚杆,锚杆与巷道轴线相垂直,且与煤层面相平行。
6.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤六中,对巷道进行超前加强支护的具体方案为:在巷道内架设一梁三柱式支架,支架的间距为0.9m~1.1m,且一梁三柱式支架内的三个支柱均采用单体液压支柱,用于保证支架架设初期的工作阻力。
7.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤六中,切顶钻孔的深度为14m~20m,切顶钻孔的间距为0.4m~0.6m。
8.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤七中,打孔注浆加固区域选择在工作面前方20m~40m的区域。
9.根据权利要求1所述的一种区段小煤柱留设施工方法,其特征在于:步骤七中,对煤柱进行打孔注浆加固的具体方案为:在煤柱帮面上布置两排注浆孔,上排注浆孔与下排注浆孔交错分布,上排注浆孔与巷道底板的距离为2.1m~2.3m,下排注浆孔与巷道底板的距离为1.1m~1.3m;上排注浆孔和下排注浆孔的间距均为5.9m~6.1m;上排注浆孔和下排注浆孔的钻孔深度均为4.4m~4.6m;上排注浆孔的水平角为0°,上排注浆孔具有仰角,且仰角为29°~31°;下排注浆孔的水平角为19°~21°,且水平角迎向切眼偏转,且下排注浆孔的仰角为0°。
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