CN110454162A - 一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，具体方式如下所示：1)支护形式、2)人工掘进巷道上部、3)上棚梁、4)超前支护安装、5)迎头断面封闭、6)放炮掘进巷道下部岩体部分、7)栽棚腿、8)喷浆封闭、9)循环施工。本发明提供的施工方法为在超前支护掩护下，先掘进巷道的上部再安装U型棚支护，不仅减少了空顶时间，同时充分利用了围岩自身承载力，从而有效控制巷道顶板，防止煤体松动而引发冒顶，对防止冒顶事故及瓦斯超限有显著作用。
Description
技术领域
本发明属于煤矿巷道掘进施工方法技术领域，具体涉及一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法。
背景技术
大倾角上山揭松散粉末状煤施工存在巨大的安全风险，大倾角上山揭煤，由于上山倾角大，迎头断面煤岩体受自然重力作用较大，容易发生冒顶；加之松散粉末状煤体自身承载力十分低下，施工中受到扰动很容易出现煤体失稳，导致巷道整体冒顶，同时由于煤体比较粉，煤容易像砂一样不断下流，导致顶板大面积抽帽，并伴随着瓦斯突然超限，进一步增加揭煤施工难度。在此条件下的揭煤施工实践中，多次出现冒顶和瓦斯超限现象，严重影响煤矿安全生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的安全施工方法，解决了现有技术中存在大倾角上山揭极松散粉末状煤层引发冒顶和瓦斯超限事故的风险。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，包括以下步骤：
1)支护形式：采用U29型棚支护，棚距700mm，采用金属网配合水泥背板腰帮过顶；拉杆采用3#槽钢加工而成，长为800mm每棚4根，顶、帮各2根；卡缆采用直径22mm的圆钢制作，间距400mm，扭矩不小于200N·m；
2)人工掘进巷道上部：在超前支护掩护下，巷道上部采用人工手镐进行掘进，循环进尺不大于800mm；
3)上棚梁：使用前探梁做临时支护，安装U型棚梁，并安装顶板两根拉杆；
4)超前支护安装：采用长度大于2.0m的管缝锚杆，间距为100～200mm，并使管缝锚杆顶部部分固定在前方的煤体中，确保超前控顶不小于900mm，同时保证管缝锚杆的尾部与U型棚连接牢固；
5)迎头断面封闭：迎头断面封闭采用长度不低于2.0m的管缝锚杆配合网片对迎头煤体进行加固，并采用轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，单体生根在退后3-4棚的棚梁上；
6)放炮掘进巷道下部岩体部分：9煤底板500mm向下至底板采用爆破掘进，下部岩石采用放小炮进行掘进；其中掏槽眼深度1.1m，其它炮眼深度0.9m，炮眼间距500mm，掏槽眼每眼装药量0.5g，助眼、底眼、周边眼每眼装药量0.385g，底泥长度50mm，封泥长度不得小于500mm；
7)栽棚腿：人工挖腿窝600～800mm进行栽U型棚腿，安装帮部拉杆；
8)喷浆封闭：采用C20喷射混凝土对U型棚进行喷浆封闭，防止瓦斯集聚；
9)循环施工：重复上述施工操作，进行下一个施工循环。
进一步的，所述步骤3)和步骤7)中采用步骤1)中所建立的支护形式。
进一步的，所述步骤2)和步骤6)中巷道断面分为两部分采用分部小台阶，人工和爆破相结合方式进行掘进，上部为断面内9煤底板向下500mm至巷道顶板，下部为9煤底板500mm向下至底板。
进一步的，所述步骤4)中采用煤矿井下用废弃的塑料编织袋充填管缝锚杆间隙，防止粉末状煤层下流。
进一步的，所述步骤5)中断面封闭采用长度不低于2.0m的管缝锚杆配合网片对迎头煤体进行加固，网片为直径6.5mm圆钢焊接，网幅900×3000mm或900×840mm，网格110×120mm，轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，柱帽为木柱帽，规格800×200×150mm。
进一步的，所述步骤5)中封闭断面保持刷齐、平整，且与后一棚按巷道坡度均保持800mm距离。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的施工方法通过在超前支护掩护下先人工掘进巷道的上部，再安装U型棚支护棚梁，能够减少空顶时间，防止煤体松动而引发的冒顶，有效控制顶板。
2、本发明提供的施工方法采用分部小台阶法上山揭露9煤，可减少对顶板9煤的扰动及爆破震动破坏，充分利用围岩自身承载力，对防止煤层顶板掉落及防止瓦斯超限有显著作用。
3、本发明提供的施工方法中，断面封闭确保前方煤体稳定，不发生片帮，确保顶部超前管缝锚杆端部生根可靠，从而防止顶部超前支护失效而导致冒顶事故。
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，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的整体施工截面示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
通过分析研究某矿上山顶板揭9煤施工冒顶的机理和施工控制难点，提出采用分部小台阶法揭9煤施工。二采区上部回风联巷19°上山施工，巷道规格：净宽×净高＝3.8×3.3m；二采区上部运输联巷22°上山施工，巷道规格:净宽×净高＝4.2×3.5m。
如图1所示，本发明提供一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，具体操作步骤如下：
1)支护形式：U29型棚支护，棚距700mm，采用金属网配合水泥背板腰帮过顶。拉杆采用3#槽钢加工而成，长为800mm每棚4根，顶、帮各2根；卡缆采用直径22mm的圆钢制作，间距400mm，扭矩不小于200N·m；其中金属网规格采用：直径6.5mm圆钢环节，网幅900×3000mm或900×840mm，网格110×120mm。
2)人工掘进巷道上部：在超前支护掩护下，巷道上部(断面内9煤底板向下500mm至巷道顶板)采用人工手镐进行掘进，循环进尺不大于800mm，以便减少对煤体扰动，充分保证煤体稳定；其中超前支护由步骤4)的支护形成。
3)上棚梁：使用前探梁2做临时支护，安装U型棚梁1，并安装顶板两根拉杆。
4)超前支护安装：采用长度大于2.0m的管缝锚杆3，间距为100～200mm，并使管缝锚杆3顶部部分固定在前方的煤体中，确保超前控顶不小于900mm，同时保证管缝锚杆3的尾部与U型棚连接牢固，并使用煤矿井下用废弃的塑料编织袋充填管缝锚杆3间隙，防止松散粉末的煤体下流。
5)迎头断面封闭：迎头断面封闭采用长度不低于2.0m的管缝锚杆3配合网片对迎头煤体进行加固，并采用轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，单体生根在退后3-4棚的棚梁1上，封闭断面必须刷齐、平整，且必须与后一棚按巷道坡度均保持800mm距离。
6)放炮掘进巷道下部岩体部分：9煤底板500mm向下至底板采用爆破掘进，下部岩石采用放小炮进行掘进，从而减少爆破对顶板9煤的震动破坏，充分利用围岩自身承载力。其中掏槽眼深度1.1m，其它炮眼深度0.9m，炮眼间距500mm，掏槽眼每眼装药量0.5g，助眼、底眼、周边眼每眼装药量0.385g，底泥长度50mm，封泥长度不得小于500mm。下部放炮后，只需对上半部防片帮进行再次砸牢，确保迎头帮部稳定。并严格控制炮眼深度及装药量，上半部炮眼深度过深易导致空顶距超过规定，下半部炮眼深度过深，易掏空迎头帮部的基础导致片帮，装药量大易破坏围岩稳定，增加冒顶的危险性。
7)栽棚腿：人工挖腿窝600～800mm进行栽棚腿，该棚支护采用步骤1)所形成的支护；
8)喷浆封闭：采用C20喷射混凝土对U型棚进行喷浆封闭，防止瓦斯集聚
9)循环施工：重复上述施工操作，进行下一个施工循环。
具体施工时：先掘进上部再上棚梁1，减少空顶时间，防止煤体松动、松散煤体露煤而引发的冒顶，有效控制了顶板。9煤极其松散为确保顶板稳定，不掉顶不漏煤，必须保证超前管缝锚杆3施工质量。超前管缝锚杆3严格按间距100～200mm施工，超前施工时超前管缝锚杆3必须紧贴退后一棚的棚梁1，以保证超前管缝锚杆3具有最小的倾角，保证超前管缝锚杆3具有最长的控顶范围。
为保证超前管缝锚杆3生根可靠并防止迎头持续片帮导致超前支护失效造成冒顶，必须严格执行防片帮措施。煤体及煤体以下500mm或破碎岩体，防片帮锚杆必须使用管缝锚杆3。防片帮锚杆必须砸死砸牢，防片帮网紧贴煤岩面不留空隙，前探梁2端头抵住防片帮网片，给煤岩面一定的预紧力，防止煤体不受约束而持续掉渣导致防片帮措施失效。利用轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，单体生根在退后3-4棚的棚梁1上。
上部断面封闭前，断面必须刷齐、平整，且必须与后一棚按巷道坡度均保持800mm距离。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)支护形式：采用U29型棚支护，棚距700mm，采用金属网配合水泥背板腰帮过顶；拉杆采用3#槽钢加工而成，长为800mm每棚4根，顶、帮各2根；卡缆采用直径22mm的圆钢制作，间距400mm，扭矩不小于200N·m；
2)人工掘进巷道上部：在超前支护掩护下，巷道上部采用人工手镐进行掘进，循环进尺不大于800mm；
3)上棚梁：使用前探梁做临时支护，安装U型棚梁，两肩窝各安装一拉杆；
4)超前支护安装：采用长度大于2.0m的管缝锚杆，间距为100～200mm，并使管缝锚杆顶部部分固定在前方的煤体中，确保超前控顶不小于900mm，同时保证管缝锚杆的尾部与U型棚连接牢固；
5)迎头断面封闭：迎头断面封闭采用长度不低于2.0m的管缝锚杆配合网片对迎头煤体进行加固，并采用轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，单体生根在退后3-4棚的棚梁上；
6)放炮掘进巷道下部岩体部分：9煤底板500mm向下岩石部分采用爆破掘进，下部岩石采用放小炮进行掘进；其中掏槽眼深度1.1m，其它炮眼深度0.9m，炮眼间距500mm，掏槽眼每眼装药量0.5g，助眼、底眼、周边眼每眼装药量0.385g，底泥长度50mm，封泥长度不得小于500mm；
7)栽棚腿：人工挖腿窝600～800mm，然后栽棚腿，并安装帮部拉杆；
8)喷浆封闭：采用C20喷射混凝土对U型棚进行喷浆封闭，防止瓦斯集聚；
9)循环施工：重复上述施工操作，进行下一个施工循环。
2.根据权利要求1所述的大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤7)中采用步骤1)中所建立的支护形式。
3.根据权利要求1所述的大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤6)中巷道断面分为两部分，采用分部小台阶施工，人工和爆破相结合方式进行掘进，上部为断面内9煤底板向下500mm至巷道顶板，下部为9煤底板500mm向下至底板。
4.根据权利要求1所述的大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，所述步骤4)中使用煤矿井下用废弃的塑料编织袋充填管缝锚杆间隙，防止松散粉末的煤体下流。
5.根据权利要求1所述的大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，所述步骤5)中断面封闭采用长度不低于2.0m的管缝锚杆配合网片对迎头煤体进行加固，网片为直径6.5mm圆钢焊接，网幅900×3000mm或900×840mm，网格110×120mm，轻型液压单体配合柱帽对迎头防片帮进行加强支护，柱帽为木柱帽，规格800×200×150mm。
6.根据权利要求1所述的大倾角上山揭极松散粉末状煤层的施工方法，其特征在于，所述步骤5)中封闭断面保持刷齐、平整，且与后一棚按巷道坡度均保持800mm距离。
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