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