CN110939466B - 一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，该方法包括步骤：布置多个切缝孔，多个切缝孔共同形成预裂切缝，钻切缝孔超前工作面60~100m；在靠近下一个工作面的顺槽内靠煤柱一侧每5~10m间隔开挖煤柱帮部布置混凝土墩柱模具；在顺槽内采用单体液压支柱和Π型钢做临时支护；在靠近下一个工作面的顺槽内退锚施工；紧跟工作面后方2‑5m处回收单体液压支柱；沿空掘巷巷旁顶板沿切缝孔形成预裂切缝垮落，消除悬顶，填充采空区，在相邻采空区回采完毕后隔3~5m煤柱进行沿空掘巷施工。本发明采用墩柱无爆破切顶卸压，相邻工作面可进行小煤柱沿空掘巷作业，大大缓解矿井采掘接替紧张局面，减小沿空掘巷道的反修成本，提高煤炭回收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，属于浅层地热能技术领域。
背景技术
传统的沿空掘巷的一般在相邻工作面开采结束10个月以上开始施工，煤柱较小，沿空掘巷的巷道处于后支承压力稳定带，巷道维护相对容易。近距离煤层群开采地应力高，采动影响较大，采掘接替紧张，往往相邻工作面还未完全采完就开始沿空掘巷施工，容易出现煤柱旁采空区侧向悬顶范围大、垮落不充分的现象，巷道受临近采空区覆岩运动影响显著，矿压显现剧烈，在本工作面强采动影响下巷道变形量大、返修频繁，严重威胁矿井的安全高效开采。
采用重型U型钢可缩性支架、锚杆支护联合架后充填的强化控制技术，支护工艺复杂，成本较高。加大隔离煤柱宽度，导致煤炭回采率低，资源造成极大浪费，矿井服务年限缩短。因此，上述以上2种主要方法均不能满足高应力强动压软岩下沿空掘巷道的低成本巷道稳定及工作面正常接替。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、在靠近下一个工作面的顺槽内靠煤柱一侧眼巷道顶板沿走向布置多个切缝孔，多个切缝孔共同形成预裂切缝，钻切缝孔超前工作面60~100m；
步骤二、在靠近下一个工作面的顺槽内靠煤柱一侧每5~10m间隔开挖煤柱帮部布置混凝土墩柱模具，用注浆泵浇筑混凝土墩柱模具，完成墩柱的浇注，墩柱超前开采工作面20~40m；
步骤三、在顺槽内采用单体液压支柱和Π型钢做临时支护；
步骤四、在靠近下一个工作面的顺槽内退锚施工，退锚施工超前开采工作面5~30m；
步骤五、紧跟工作面后方2-5m处回收单体液压支柱；
步骤六、沿空掘巷巷旁顶板沿切缝孔形成预裂切缝垮落，消除悬顶，填充采空区，在相邻采空区回采完毕后隔3~5m煤柱进行沿空掘巷施工。
本发明提供了高应力强动压软岩条件下沿空掘进巷道有效减小巷道围岩变形。所谓“沿空掘巷巷旁切顶卸压”是指在沿空掘巷相邻回采工作面巷道内布置顶板切缝孔，在工作面前推进过程中，巷道顶板工作面受到采动影响，顶板下沉，墩柱对顶板施加较大阻力，切缝孔形成预裂切缝，直接顶在自重和上覆岩层作用下沿着墩柱边缘垮落，极大减小顶板回转下沉量和运动时间，消除沿空掘进的巷道受开采动压作用的目的。因此，在相邻工作面巷道切顶卸压和设置墩柱之后，在动压基本消除的采空区边缘煤体中掘进巷道，巷道变形将会大幅减小，支护成本将会大幅降低。本发明原理明了，工序简单，劳动强度低，极大降低了高应力强动压软岩巷道支护难度，具有极大的推广应用前景。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本通过利用工作面回采的动压对沿空掘巷巷旁切顶卸压，极大减小煤柱采空区一侧顶板下沉回转持续时间，设置墩柱具有切顶和分担小煤柱承载力，消除采动给小煤柱带来的不利影响。预先设置切缝孔，利用采动应力将悬顶垮落下来，同时垮落的岩体具有碎胀作用，对采空区上方上覆岩层就有良好的支撑作用，减小上覆岩层对小煤柱应力集中作用，采用墩柱无爆破切顶卸压，相邻工作面可进行小煤柱沿空掘巷作业，大大缓解矿井采掘接替紧张局面，减小沿空掘巷道的反修成本，提高煤炭回收率。
附图说明
图1为开采工作面及沿空掘巷俯视图；
图2为开采工作面及沿空掘巷巷旁临时支护剖面图；
图3为直接顶切顶垮落后采空区的结构示意图；
图4为图2中单体液压支柱连接处放大结构示意图；
图中，1—锚索；2—切缝孔；3—墩柱；4—煤柱；5—单体液压支柱；6—Π型钢带；7—采空区；8—煤层；9—锚索锁具。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-4所示，一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，该方法包括以下步骤：
一、施工切缝孔2
巷旁切顶切缝孔位置选在应选择在顺槽煤柱4侧，距小煤柱侧0.5~0.8m左右施工钻孔。切缝孔2径向与顶板成α角度，如图4所示，深度H根据顶板岩层碎胀系数确定；为使切缝后采空区顶板能够顺利垮落，并减小垮落过程对巷道顶板的摩擦作用，切顶角度α需依据切顶层位确定，合理的切缝深度为工作面采高的3~5倍；
二、布置墩柱3
在巷道煤帮部开挖混凝墩柱矩形槽，矩形槽内插入H型钢，用建筑模板搭接形成浇筑成形的模盒，模盒高度上方紧贴巷道顶板，模盒长宽为300~400mm左右，内用注浆泵将混凝土充盈模盒，完成墩柱3浇注，墩柱3施工超前开采工作面20~40m完成；
三、设置临时支护
沿空掘巷巷旁顺槽内工作面前方采用Π型钢梁6和单体液压支柱5、垫木、木楔进行临时是支护。棚梁为π型钢梁，棚腿为单体液压支柱，一梁三柱。临时支护单体液压支柱排距为1000-2000mm左右，煤层8的煤壁距支柱距离为依次为500 mm、1500mm、 2500mm；
四、退锚
沿空掘巷巷旁顺槽内将原巷道支护使用的锚索1进行退锚索锁具9施工，退锚施工超前开采工作面10~20m完成；
五、回收支柱
沿空掘巷巷旁顺槽内工作面后方2-5m处回收单体液压支柱；
六、沿空巷道掘进
实施巷旁切顶卸压后，消除悬顶，填充采空区7，小煤柱沿空巷道掘进可在相邻工作面回采完毕之后立即进行3~5m厚小煤柱掘巷施工，此时，沿空掘巷施工时巷道已基本或完全不受相邻工作面动压影响，但巷道仍应采取相对简单但合理的支护方式和参数进行支护。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、在靠近下一个工作面的顺槽内靠煤柱一侧巷道顶板沿走向布置多个切缝孔，多个切缝孔共同形成预裂切缝，钻切缝孔超前工作面60~100m；
步骤二、在靠近下一个工作面的顺槽内靠煤柱一侧每5~10m间隔开挖煤柱帮部布置混凝土墩柱模具，用注浆泵浇筑混凝土墩柱模具，完成墩柱的浇注，墩柱超前开采工作面20~40m；
步骤三、在顺槽内采用单体液压支柱和Π型钢做临时支护；
步骤四、在靠近下一个工作面的顺槽内退锚施工，退锚施工超前开采工作面5~30m；
步骤五、紧跟工作面后方2-5m处回收单体液压支柱；
步骤六、沿空掘巷巷旁顶板沿切缝孔形成预裂切缝垮落，消除悬顶，填充采空区，在相邻工作面回采完毕后隔3~5m煤柱进行沿空掘巷施工。
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