CN112031775B - 一种新型煤矿冲击地压治理方法 - Google Patents
一种新型煤矿冲击地压治理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112031775B CN112031775B CN202010955797.6A CN202010955797A CN112031775B CN 112031775 B CN112031775 B CN 112031775B CN 202010955797 A CN202010955797 A CN 202010955797A CN 112031775 B CN112031775 B CN 112031775B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- goaf
- working face
- hole
- crossheading
- mining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 83
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 48
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims abstract description 46
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 43
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims description 7
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 230000006578 abscission Effects 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 8
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/16—Methods of underground mining; Layouts therefor
- E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/13—Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/005—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings characterised by the kind or composition of the backfilling material
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F15/00—Methods or devices for placing filling-up materials in underground workings
- E21F15/02—Supporting means, e.g. shuttering, for filling-up materials
- E21F15/04—Stowing mats; Goaf wire netting; Partition walls
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
一种新型煤矿冲击地压治理方法,适用于矿井使用。当采空后工作面顶板稳定后沿采空区掘进新工作面顺槽,留设小煤柱,超前顺槽掘进向相邻采空区边界区施工钻孔至采空区,向钻孔灌注混凝土浆填满采空区边界空隙;留小煤柱沿空掘进顺槽,滞后掘进工作面向巷道围岩离层裂隙区钻孔,利用钻孔注浆加固围岩,重复施工直至完成整个顺槽的施工,混凝土浆沿采空区形成充填筑帮混凝土墙,然后布置新工作面的另一个顺槽和切眼对新综采工作面进行开采,回采结束后重复上述步骤实现全采区工作面之间留小煤柱开采。能够消除应力集中,避免冲击地压的产生,有效隔离采空区,显著降低小煤柱变形、破坏,杜绝小煤柱和采空区遗煤自燃,提升资源回收率。
Description
技术领域
本发明涉一种冲击地压治理方法,尤其综合机械化采煤的现代化矿井使用,提供了一种提升资源回收率的新型煤矿冲击地压治理方法。
背景技术
为了确保煤矿开采安全、高效,绝大多数矿井工作面之间留设20—40m宽度的隔离煤柱,一方面可以有效地防止生产或准备工作面与采空区漏风而引发遗留煤自燃,同时也确保了构成生产工作面所有生产系统、通道的安全、高效。
目前无煤柱开采主要有两种技术,即沿空留巷和沿空掘巷技术。俄罗斯、德国、波兰等国家应用长壁开采方法时推行无煤柱开采较普遍,多为沿空留巷,但这一技术在我国推行时由于地质条件复杂、矿山压力大等原因遇到的困难较多,目前仅在部分浅埋深矿井有成功应用,大屯、兖州等矿区也曾在深埋矿井试验沿空留巷技术,但都未取得真正的成功。沿空掘巷并非真正的无煤柱开采,其实是留小煤柱掘巷,一般留设6-10米,但这一技术近年在兖矿、淮南等矿区解决冲击地压问题方面取得了较好的效果,但同时也留下采空区遗煤自燃、存在不能有效隔水等新的问题。
近年来国内通过现场观测、实验室和理论研究,在无煤柱护巷、留小煤柱的机理、上覆岩层运动、矿压显现及支护方面开展了一系列基础研究工作,取得了进展。理论基础在于工作面开采后,采空区顶板运动形成冒落带、裂隙带、整体沉弯带的过程中,矿山压力会快速向高处、两侧转移,在两侧靠近未采区,由于巷帮围岩受压屈服,形成了卸压区。但实际上,隅角位于工作面与两侧未采煤体边界之间,沿工作面推进方向则呈线性延伸。开采后,低位冒落带和裂隙带快速形成的过程其实也是隅角区域局部受力拱生成的过程。这个受力拱一侧由未采区煤帮及顶板支撑,做为拱脚,另一侧由采空区冒落带提供支撑,这个拱形成的受力带可称为内应力区,力的来源为采空区边界断裂拱,这就决定了工作面隅角区域反而成为了低应力区,鉴于整个采空区冒裂带会形成一个近20倍采高的穹顶式大拱,压实又是一个较缓慢的过程,在上覆岩层压力作用下,未采区一侧应力会尽快转移、扩散,从而形成外应力区,
就目前沿空留巷技术而言,在工作面后的采空区边缘人工构筑承载体将回采巷道保留下来。构筑承载体的方法传统多采用矸石+水泥砂浆砌筑,后来又发展出钢混凝土墙、柔模混凝土墙,但因施工区实已进入冒落区,顶板下沉异常严重,近年也有人提出在支护承载墙上部安装让压气囊。何满朝院士提出沿空切顶留巷,在顶板沿切顶线预支一排恒阻力锚索,通过爆破切落顶板做为巷道一帮,但这一技术在条件复杂和深埋矿井至今尚未取得真正突破。施工时要人员进入采空区冒落带边缘,安全无法保障。施工的结果往往是成本很高、效率效益很低,关键是留巷普遍还有严重的变形、底鼓,向采空区漏风,强度不足时甚至破坏不能使用。存在的主要问题是支护极其困难,尤其是巷旁承载墙的支护问题在我国一直都没有得到较好的解决。
比较而言沿空掘巷技术在我国得到了较好的应用,尤其是在一些深埋矿井解决冲击地压方面,但也存在较严重的问题。①在回采接续工作面时,临近采空区小煤柱如果过窄,则受支撑力的影响变形、失稳严重,如果煤柱过宽,则巷道处于高应力区内,使巷道压力大、支护困难,冲击地压风险升高;②存在采空区大量破碎遗煤自燃威胁,就全国而言,一半以上为易自燃煤层,就鄂尔多斯地区而言,几乎全部开采煤层易自燃,多个矿井已经由此隐患③小煤柱因受压变形而产生的裂隙沟通了采空区,形成了导水通道,在采空区积水较多的矿井极易造成工作面被淹的局面。
但针对冲击地压原理的研究表明,正是宽煤柱造成了应力集中,造成矿压不均匀释放而引发。以鄂尔多斯区域煤矿冲击地压为例,区内冲击地压无一例外地发生于接续工作面受二次采动影响巷道(多做回风)。
接续工作面回采前,受二次动压巷道一侧为与上一工作面之间隔离煤柱,一般20~40 m宽,另一侧为工作面前方未采区。巷道两侧煤体及上覆基岩作为相邻已采区所形成“受力拱”的拱脚而提供支撑力,成为应力集中区。上覆基岩临采空区侧为已采区冒裂边界,形成自由度,是最容易发生岩移的区域。因而该应力集中区构成“悬臂梁”承力结构。
在工作面回采过程中,基本顶由于周期性断裂而产生动压。实验和实测证明,上覆岩层移动由下向上成组运动,形成层间离层,岩层移动的动态过程受控于覆岩关键层运动。岩体本身的非均质性及力学特征的非均一性,决定了不同高度、不同范围分层跨落的步距也不一致,所引起的应力集中范围和强度也不同。
回采后两侧采空,只剩隔离煤柱作为不断向上发育的“多跨叠加拱”的中间拱脚提供支撑力,上覆岩层压力多集中于此,形成“扁担效应”。由于采空区冒落带形成初期还处于不断被压实的状态,能够提供的支撑力比较小,造成整个采空区上覆岩层压力很大一部分通过拱结构转移至“悬臂梁”区域和采空区隔离煤柱,其值大小又首先取决于上覆岩层的厚度,厚度越大,压力也越大。
上述三个因素加上岩体本身的属性共同决定了受二次采动影响巷道区域压力只能是在应力集中、叠加超出支撑能力时,间断性地释放,从而形成冲击地压。
综上所述,留宽煤柱开采存在冲击地压、采空区遗煤自燃、及造成资源浪费等问题,唯有实现无煤柱或留小煤柱开采才能彻底消除接续工作面前“悬臂梁”、面后“扁担效应”结构引起的应力集中,才能既解决冲击地压问题,提升资源回收率。
然而现有的无煤柱开采技术需要在上一工作面回采过程中就同时兼顾下一工作面而施工,对已经形成的采空区,则尚无有效技术。留小煤柱则又明显存在小煤柱受矿压影响变形、破坏严重,在自燃煤层容易引发煤炭自燃,无法有效防控相邻采空区积水造成的突水等重大隐患。
发明内容
针对现有技术存在的不足,提供一种步骤简单,真正能够在已有采空区情况下的冲击地压地区使用无煤柱开采,既能真正实现无煤柱开采提升资源回收率,又能向井下充填处理矸石,还能治理冲击地压现象,且有效防止瓦斯向工作面渗透的新型煤矿冲击地压治理方法。
为实现上述技术目的,本发明的一种提升资源回收率的煤矿冲击地压治理方法,其步骤如下:
当采空后的综采工作面顶板运动趋于稳定后沿着采空区留设的3.0—8.0m小煤柱掘进新工作面的顺槽,超前顺槽掘进向采空区边界或上工作面隅角区方向施工钻孔直至采空区,向钻孔灌注混凝土浆,留小煤柱沿空掘进顺槽,支护巷道,滞后掘进工作面向巷道围岩离层裂隙区钻孔,然后利用钻孔,向采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区注浆加固围岩,重复施工直至完成整个顺槽的施工,灌注的混凝土浆沿采空区形成一道充填筑帮混凝土墙,充填筑帮混凝土墙上方的裂隙区加固从而帮助充填筑帮混凝土墙隔离采空区并支撑顶板,然后布置新工作面的另一个顺槽和切眼,对形成的新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述步骤实现全采区无煤柱开采。
具体步骤如下:
a、在综采工作面回采后不进行回填形成采空区且顶板运动趋于稳定后,采取留小煤柱沿空掘巷的方式继续布置新工作面的一个顺槽;
b、自沿空掘巷工作面超前向相邻采空区边界方向施工注帮钻孔,钻孔开口位置在新掘巷道临空侧帮,滞后掘进迎头8-12m,仰角6-12°,向采空区侧偏角8-15°,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,随着掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,由于混凝土空间的采空区边界隅角一侧为实体煤,另一侧为冒落带跨落矸石,混凝土浆在重力的作用下在实体煤与采空区的跨落矸石之间形成一道隔离墙,随着顺槽掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,多个注帮钻孔灌注的混凝土浆在掘进揭露时逐渐凝固最后形成一道随掘进方向延伸的充填注帮混凝土墙,从而隔离采空区确保瓦斯被封堵不向新工作面外溢,并且能够支撑顶板;
c、与采空区相隔3.0—8.0m小煤柱,与采空区边界平行沿空掘进新工作面顺槽;
d、采用全长锚固方式支护新工作面的掘进巷道;
e、掘进巷道过程中在新掘顺槽顶板水平仰角30°指向采空区施工加固钻孔,利用加固钻孔向相邻采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区压入加固材料加固围岩;
f、重复步骤b至步骤e直至完成整个新工作面的一个顺槽,在未采区掘进另一条顺槽和切眼,形成新的综采工作面;
g、对新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述所有步骤实现全采区小煤柱开采。
施工新工作面的顺槽自采空区上一工作面的切眼开始沿采空区顺槽边界留小煤柱向停采线掘进新工作面顺槽,或者自采空区上一工作面的停采线开始沿采空区顺槽边界留小煤柱向或切眼掘进新工作面顺槽,新工作面顺槽与上一工作面边界走向一致,与上工作面采空区留3.0—8.0m小煤柱。
掘进每隔20-30m施工一处注帮钻孔并注混凝土浆,确保灌注混凝土超前掘进10m以上。
加固钻孔滞后掘进工作面30-50m,钻孔直径33mm,孔深6-10m,加固材料为马丽散或注锚剂,具体通过新掘巷顶板注浆钻孔向相邻采空区隅角顶板离层及裂隙区缝隙灌注,压入加固材料结束达标压力不小于10个大气压。
通过注帮钻孔灌注混凝土浆时保证灌注混凝土浆超前掘进至少3天,注帮钻孔直径133mm,施工注帮钻孔时先钻进10m后拔出钻杆,然后下直径108mm封口套管,注帮钻孔外部安装法兰,再自法兰、套管内部开孔钻孔,孔径89mm、进入采空区隅角上部离层裂隙区,拔出钻杆,封堵法兰。
沿空掘巷过程中若沿凝固后的混凝土挡墙顶部出现缝隙,则要立即采用喷浆法封堵裂缝,以防止瓦斯气体从裂缝泄漏进入新工作面。
通过注帮钻孔向采空区边界隅角区灌注混凝土浆达标压力需要至少2个大气压的压力。
所述的混凝土浆包括由水泥、骨料、砂、速凝剂、水配合的混凝土浆液,还包括柔性混凝土浆,制浆骨料就地使用开采中产生的矸石,使用粉碎装置粉碎至粒径为5~10mm后使用。
有益效果:
本发明在已有采空区情况下,通过超前充填筑帮和沿空掘巷,利用新工作面的顺槽施工中超前连续向采空区边界隅角区连续施工多个注帮钻孔并注入混凝土浆,使混凝土在顺槽与采空区之间形成充填注帮混凝土墙,从而消除应力集中,避免冲击地压的产生,并且有效隔离采空区,显著降低小煤柱变形、破坏,可有效杜绝小煤柱和采空区遗煤自燃显现并提升资源回收率,其步骤简单,实施成本低,具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明煤矿冲击地压治理方法中充填筑帮沿空掘巷位置及矿压分布示意图;
图2为本发明煤矿冲击地压治理方法进行超前充填筑帮沿空掘巷施工法示意图;
图3为本发明煤矿冲击地压治理方法滞后掘进迎头钻孔注马丽散或注锚剂加固示意图;
图4为本发明煤矿冲击地压治理方法的新工作面形成方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明:
如图1所示,本发明的提升资源回收率的煤矿冲击地压治理方法步骤包括:
当采空后的综采工作面顶板运动趋于稳定后,沿着采空区掘进新工作面的顺槽,超前顺槽掘进向采空区隅角区方向施工钻孔直至采空区,向钻孔灌注混凝土浆,沿着采空区留小煤柱沿空掘进顺槽,支护巷道,滞后掘进工作面向巷道围岩离层裂隙区钻孔,然后利用钻孔,向采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区注浆加固围岩,重复施工直至完成整个顺槽的施工,灌注的混凝土浆沿采空区形成一道充填筑帮混凝土墙,充填筑帮混凝土墙上方的裂隙区加固从而帮助充填筑帮混凝土墙和小煤柱隔离采空区并支撑顶板,然后布置新工作面的另一个顺槽和切眼,对形成的新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述步骤实现全采区留小煤柱开采。
具体步骤如下:
a、在综采工作面回采后不进行回填形成采空区且顶板运动趋于稳定后,采取留小煤柱沿空掘巷的方式继续布置新工作面的一个顺槽;
b、自沿空掘巷工作面超前向相邻采空区边界方向施工注帮钻孔,钻孔开口位置在新掘巷道临空侧帮,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,随着掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,由于混凝土空间的采空区边界隅角一侧为实体煤,另一侧为冒落带跨落矸石,混凝土浆在重力的作用下在实体煤与采空区的跨落矸石之间形成一道隔离墙,随着顺槽掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,多个注帮钻孔灌注的混凝土浆在掘进揭露时逐渐凝固最后形成一道随掘进方向延伸的充填注帮混凝土墙,从而隔离采空区确保瓦斯被封堵不向新工作面外溢,并且能够支撑顶板;
b、如图2所示,超前顺槽掘进自沿空掘巷工作面向采空区边界隅角区方向施工注帮钻孔掘进每隔20-30m施工一处注帮钻孔,确保灌注混凝土超前掘进10m以上,钻孔开口位置在新掘巷道临空侧帮,滞后掘进迎头8-12m,仰角6-12°,向采空区侧偏角8-15°,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,灌注混凝土浆至少2个大气压的压力,混凝土浆在重力的作用下在小煤柱与采空区的跨落矸石之间形成一道隔离墙,随着顺槽掘进在小煤柱侧帮施工多个加固钻孔,针对加固钻孔灌注马丽散或注锚剂加固沿空掘巷临近采空区侧围岩,从而隔离采空区确保瓦斯被封堵不向新工作面外溢并且支撑顶板;若沿凝固后的混凝土挡墙顶部出现缝隙,则要立即采用喷浆法封堵裂缝,以防止瓦斯气体从裂缝泄漏进入新工作面;
注帮钻孔灌注的混凝土浆包括由水泥、骨料、砂、速凝剂、水配合的混凝土浆液,还包括柔性混凝土浆,制浆骨料就地使用开采中产生的矸石,使用粉碎装置粉碎至粒径为5~10mm后使用;
通过注帮钻孔灌注混凝土浆时保证灌注混凝土浆超前掘进至少3天,注帮钻孔直径133mm,施工注帮钻孔时先钻进10m后拔出钻杆,然后下直径108mm封口套管,注帮钻孔外部安装法兰,再自法兰、套管内部开孔钻孔,孔径89mm、进入采空区隅角上部离层裂隙区,拔出钻杆,封堵法兰;
c、与采空区相隔3.0—8.0m小煤柱,沿空掘进新工作面顺槽,与采空区边界平行;
d、采用全长锚固方式支护新工作面的掘进巷道;
e、如图3所示,掘进巷道过程中在新掘顺槽顶板水平仰角30°指向采空区施工加固钻孔,加固钻孔滞后掘进工作面30-50m,钻孔直径33mm,孔深6-10m,利用加固钻孔向相邻采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区压入马丽散或注锚剂加固围岩,具体通过新掘巷顶板注浆钻孔向相邻采空区隅角顶板离层及裂隙区缝隙灌注,压入加固材料结束达标压力不小于10个大气压
f、重复步骤b至步骤e直至完成整个新工作面的一个顺槽,在未采区掘进另一条顺槽和切眼,形成新的综采工作面;
g、对新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述所有步骤实现全采区无煤柱开采。
施工新工作面的顺槽自采空区上一工作面的切眼开始沿采空区顺槽边界向停采线掘进新工作面顺槽,或者自采空区上一工作面的停采线开始沿采空区顺槽边界向或切眼掘进新工作面顺槽,新工作面顺槽与上一工作面走向一致,掘进过程不留煤柱。
实施例一
如果自工作面停采线向开采线(自回撤通道向切眼)方向沿空掘巷,则需在工作面结束回采半年以上;如果自工作面开采线向停采线(自切眼向回撤通道)方向沿空掘巷,则需在滞后工作面半年且滞后距离1000m(鄂尔多斯地区)以上;
开采后,低位冒落带和裂隙带快速形成,隅角区域局部受力拱相应生成。这个受力拱一侧由未采区煤帮及顶板支撑,做为拱脚,另一侧由采空区冒落带提供支撑,受力带可称为内应力区,力的来源为采空区边界断裂拱,决定了工作面隅角区域反而成为了低应力区,
煤矿冲击地压治理方法,留小煤柱沿空掘巷超前充填筑帮施工法的步骤如下:
a、在综采工作面回采且顶板运动趋于稳定后,自切眼或停采线开始,沿着采空区边界,留3.0-8.0m宽小煤柱掘进新工作面顺槽。
b、在沿空掘进巷道距离采空区50-80m之前,停止掘进,在掌子面煤壁或临空一侧帮部开孔向采空区隅角区打钻,钻孔直径133-219mm,钻进10m后拔出钻杆,下直径108-180mm封口套管(比钻孔直径小20-30mm),外部安装闸阀、法兰;再自闸阀、套管内部开孔钻孔,孔径比套管小10-20mm、直至进入采空区(现场工人能凭经验感觉到),拔出钻杆,关上闸阀。
c、混凝土泵车进入掘进工作面,混凝土浆由水泥、骨料、砂、膨润土、水配合而成,制浆骨料采用粉碎后的矸石,粒径5~10mm。
d、泵车通过高压软管与法兰连接,向采空区一次性灌注混凝土,压力不小于2个大气压。
e、沿着凝固后的混凝土挡墙继续掘进巷道,并采用全长锚固方式支护巷道顶板。
f、滞后掘进30-100m距离向巷道围岩、主要是临空侧顶板钻孔,钻孔直径133mm,钻进10m后拔出钻杆,下直径108mm封口套管,外部安装法兰;再自法兰、套管内部开孔钻孔,孔径89mm、进入采空区隅角上部离层裂隙区,拔出钻杆,堵上法兰。
g、运水泥砂浆泵车进入(可以与混凝土泵车为共用),打开法兰,泵车出浆通过高压软管与法兰连接,一次性灌注水泥砂浆,由水泥、砂、膨润土、水配合而成,压力不小于10个大气压。
h、重复b-c-d-e-f-g步骤,灌注混凝土始终超前掘进工作面50-80m,掘进速度每日10m左右,确保掘进揭露混凝土时已经凝固并具备50%以上强度。
实施例二、
如图4所示,第二工作面形成方法,步骤如下
a、在首采综采工作面回采形成采空区;
b、待首采工作面采空区顶板运动趋于稳定后,自切眼或停采线开始,留3.0-8.0m宽小煤柱沿着采空区边界掘进新工作面顺槽。
c、巷道掘进之前,超前向采空区隅角区打钻、安装管路并灌注柔性混凝土浆,凝固后形成一道挡墙,起到隔离采空区并支撑顶板的作用。
d、沿着凝固后的混凝土挡墙掘进巷道。
e、采用全长锚固方式支护巷道。
f、滞后掘进一定距离向巷道围岩、主要是临空侧顶板离层、裂隙等空隙灌注马丽散或注锚剂,对围岩加固。
g、以该沿空掘巷作为工作面其中1条顺槽,在未采区掘进另一条顺槽和切眼,形成新的综采工作面。
i、在回采第二工作面后,重复a-b-c-d-e-f-g步骤,形成第三工作面。反复如此,即可实现全采区无煤柱开采。
Claims (8)
1.一种新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于步骤如下:
当采空后的综采工作面顶板运动趋于稳定后沿着采空区留设的3.0—8.0m小煤柱掘进新工作面的顺槽,超前顺槽掘进向采空区边界或上工作面隅角区方向施工钻孔直至采空区,向钻孔灌注混凝土浆,留小煤柱沿空掘进顺槽,支护巷道,滞后掘进工作面向巷道围岩离层裂隙区钻孔,然后利用钻孔,向采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区注浆加固围岩,重复施工直至完成整个顺槽的施工,灌注的混凝土浆沿采空区形成一道充填筑帮混凝土墙,充填筑帮混凝土墙上方的裂隙区加固从而帮助充填筑帮混凝土墙隔离采空区并支撑顶板,然后布置新工作面的另一个顺槽和切眼,对形成的新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述步骤实现全采区无煤柱开采;
具体步骤如下:
a、在综采工作面回采后不进行回填形成采空区且顶板运动趋于稳定后,采取留小煤柱沿空掘巷的方式继续布置新工作面的一个顺槽;
b、自沿空掘巷工作面超前向相邻采空区边界方向施工注帮钻孔,钻孔开口位置在新掘巷道临空侧帮,滞后掘进迎头8-12m,仰角6-12°,向采空区侧偏角8-15°,每施工一个注帮钻孔后即使用泵车向注帮钻孔中灌注混凝土浆,随着掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,由于混凝土空间的采空区边界隅角一侧为实体煤,另一侧为冒落带跨落矸石,混凝土浆在重力的作用下在实体煤与采空区的跨落矸石之间形成一道隔离墙,随着顺槽掘进在边界隅角区施工多个注帮钻孔,多个注帮钻孔灌注的混凝土浆在掘进揭露时逐渐凝固最后形成一道随掘进方向延伸的充填注帮混凝土墙,从而隔离采空区确保瓦斯被封堵不向新工作面外溢,并且能够支撑顶板;
c、与采空区相隔3.0—8.0m小煤柱,与采空区边界平行沿空掘进新工作面顺槽;
d、采用全长锚固方式支护新工作面的掘进巷道;
e、掘进巷道过程中在新掘顺槽顶板水平仰角30°指向采空区施工加固钻孔,利用加固钻孔向相邻采空区隅角顶板离层、裂隙空隙区压入加固材料加固围岩;
f、重复步骤b至步骤e直至完成整个新工作面的一个顺槽,在未采区掘进另一条顺槽和切眼,形成新的综采工作面;
g、对新综采工作面进行无煤柱开采,当回采结束后重复上述所有步骤实现全采区小煤柱开采。
2.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:施工新工作面的顺槽自采空区上一工作面的切眼开始沿采空区顺槽边界留小煤柱向停采线掘进新工作面顺槽,或者自采空区上一工作面的停采线开始沿采空区顺槽边界留小煤柱向或切眼掘进新工作面顺槽,新工作面顺槽与上一工作面边界走向一致,与上工作面采空区留3.0—8.0m小煤柱。
3.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:掘进每隔20-30m施工一处注帮钻孔并注混凝土浆,确保灌注混凝土超前掘进10m以上。
4.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:加固钻孔滞后掘进工作面30-50m,钻孔直径33mm,孔深6-10m,加固材料为马丽散或注锚剂,具体通过新掘巷顶板注浆钻孔向相邻采空区隅角顶板离层及裂隙区缝隙灌注,压入加固材料结束达标压力不小于10个大气压。
5.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:通过注帮钻孔灌注混凝土浆时保证灌注混凝土浆超前掘进至少3天,注帮钻孔直径133mm,施工注帮钻孔时先钻进10m后拔出钻杆,然后下直径108mm封口套管,注帮钻孔外部安装法兰,再自法兰、套管内部开孔钻孔,孔径89mm、进入采空区隅角上部离层裂隙区,拔出钻杆,封堵法兰。
6.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:沿空掘巷过程中若沿凝固后的混凝土挡墙顶部出现缝隙,则要立即采用喷浆法封堵裂缝,以防止瓦斯气体从裂缝泄漏进入新工作面。
7.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:通过注帮钻孔向采空区边界隅角区灌注混凝土浆达标压力需要至少2个大气压的压力。
8.根据权利要求1所述的新型煤矿冲击地压治理方法,其特征在于:所述的混凝土浆包括由水泥、骨料、砂、速凝剂、水配合的混凝土浆液,还包括柔性混凝土浆,制浆骨料就地使用开采中产生的矸石,使用粉碎装置粉碎至粒径为5~10mm后使用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010955797.6A CN112031775B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种新型煤矿冲击地压治理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010955797.6A CN112031775B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种新型煤矿冲击地压治理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112031775A CN112031775A (zh) | 2020-12-04 |
CN112031775B true CN112031775B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=73588891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010955797.6A Active CN112031775B (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种新型煤矿冲击地压治理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112031775B (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112879085A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-01 | 天津市华普生产力促进有限公司 | 一种市政工程的地基施工方法 |
CN113266355B (zh) * | 2021-05-31 | 2024-06-18 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 一种沿空掘巷方法 |
CN113187486B (zh) * | 2021-06-03 | 2023-12-12 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 一种深井无煤柱沿空掘巷方法以及形成的巷道 |
CN113482718B (zh) * | 2021-08-10 | 2024-05-31 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 一种煤层盘区巷道群卸压布置防治冲击地压的方法 |
CN113738360B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-09-22 | 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 | 一种煤矿井下综采工作面开采方法 |
CN113914867A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-11 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种在上分层采空区下掘进下分层切眼的顶板加固方法 |
CN114017106B (zh) * | 2021-11-03 | 2023-10-27 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种矸石井下邻位注浆充填能力计算方法 |
CN114033481B (zh) * | 2021-11-09 | 2024-06-07 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 一种小煤柱采空区隐蔽硐室高水材料料浆的充填方法 |
CN114198104A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-18 | 中天合创能源有限责任公司 | 一种长距离煤柱堵漏与加固方法 |
CN114198143B (zh) * | 2021-12-27 | 2024-03-12 | 徐州格润矿山技术开发有限公司 | 一种煤矸石注浆充填减少应力集中的方法 |
CN115467639A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-12-13 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种地面定向探查封堵的截水减排方法 |
CN115539037A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-30 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种近距离坚硬厚顶板下临空宽煤柱断顶卸压方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103470261A (zh) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 山东科技大学 | 综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法 |
CN107313778A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-03 | 太原理工大学 | 一种复采特厚煤层停采线煤柱的方法 |
CN107701188A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-16 | 太原理工大学 | 一种用于沿空掘巷窄煤柱采空侧静态胀裂切顶卸压法 |
CN110939466A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-31 | 贵州大学 | 一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法 |
CN111411962A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-14 | 陈卫军 | 一种煤矿冲击地压治理方法 |
CN111444620A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-24 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法 |
-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010955797.6A patent/CN112031775B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103470261A (zh) * | 2013-09-30 | 2013-12-25 | 山东科技大学 | 综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法 |
CN107313778A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-03 | 太原理工大学 | 一种复采特厚煤层停采线煤柱的方法 |
CN107701188A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-16 | 太原理工大学 | 一种用于沿空掘巷窄煤柱采空侧静态胀裂切顶卸压法 |
CN110939466A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-31 | 贵州大学 | 一种墩柱无爆破切顶沿空掘巷方法 |
CN111411962A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-14 | 陈卫军 | 一种煤矿冲击地压治理方法 |
CN111444620A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-24 | 中煤能源研究院有限责任公司 | 一种邻位注浆充填钻孔参数的确定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112031775A (zh) | 2020-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112031775B (zh) | 一种新型煤矿冲击地压治理方法 | |
CN103821558B (zh) | 煤矿采空区充填采矿及沿空留巷充填工艺 | |
US20240102343A1 (en) | Isolated overburden grouting filling method for coal gangue underground emission reduction | |
CN104929666A (zh) | 一种软弱顶板断顶沿空留巷方法 | |
CN109736827B (zh) | 城市地铁硬岩地层联络通道高压气体膨胀致裂开挖的方法 | |
CN107191208A (zh) | 沿空留巷巷旁柔性支护体与巷内刚性支护体联合支护方法 | |
CN110344831B (zh) | 切顶卸压无煤柱沿空自成巷留巷方法 | |
CN103470261A (zh) | 综采放顶煤采空区原巷道顶板下沿空掘巷的方法 | |
CN113202475B (zh) | 一种充填崩落采矿法 | |
CN113187486B (zh) | 一种深井无煤柱沿空掘巷方法以及形成的巷道 | |
CN111411962A (zh) | 一种煤矿冲击地压治理方法 | |
CN102877858A (zh) | 用于采煤工作面破碎顶板的加固方法 | |
CN111608726A (zh) | 一种间隔式覆岩碎胀充填钢筋笼囊袋注浆减损方法 | |
CN115182729B (zh) | 倾斜煤层穿小煤柱深切浅注阻矸护巷技术及切顶位置确定方法 | |
CN109707422B (zh) | 一种沿空送巷小煤柱高压注浆加固支护方法 | |
CN105781597A (zh) | 深井软岩沿空留巷巷内锚注加固方法 | |
CN111663950A (zh) | 一种超前支护及地压卸载采矿方法 | |
CN112177635A (zh) | 阶梯多重超前小导管施工方法及重叠隧道施工工法 | |
CN106014443A (zh) | 一种预防沿空留巷的巷道底鼓及墙体滑移的方法 | |
CN112302663B (zh) | 一种用于富水砂化白云岩地层隧道的铣爆结合施工方法 | |
CN112145203A (zh) | 全断面前进式分段注浆施工方法及重叠隧道施工工法 | |
CN111472781A (zh) | 一种煤矿采区工作面回撤专用巷道的布置与施工方法 | |
CN111663945A (zh) | 一种空顶切割巷式上向宽进路充填采矿法 | |
CN112780276A (zh) | 一种注浆改造复合顶板的全闭合爆破卸压结构及自留巷方法 | |
CN113818882B (zh) | 一种松散尾砂充填体下采场顶柱回收方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231206 Address after: 017010 No.3, West Wulanmulun street, Kangbashi District, Ordos City, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee after: ZHONGTIAN HECHUANG ENERGY CO.,LTD. Address before: 017000 No.3, West Wulanmulun street, Binhe street, Kangbashi District, Ordos City, Inner Mongolia Autonomous Region Patentee before: Chen Weijun |