CN112832768B - 一种基于小煤柱的护巷方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开一种基于小煤柱的护巷方法,涉及矿山技术领域。为解决普通锚杆、锚索支护下的巷道变形严重,支护效果不佳而发明。所述基于小煤柱的护巷方法,包括:在第一采煤工作面的下顺槽巷和第二采煤工作面的上顺槽巷之间预留小煤柱,所述第一采煤工作面和第二采煤工作面相邻;在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形;在老顶区域内开设第一卸压切缝和第二卸压切缝;利用所述卸压切缝使岩体中的应力重新分布,将作用于所述下顺槽巷和顶板交界处的应力,转移到所述卸压切缝方向的老顶区域内深部。适用于深部小煤柱及其巷道的加固。
Description
技术领域
本申请涉及矿山技术领域,尤其是涉及一种基于小煤柱的护巷方法。
背景技术
小煤柱开采技术是无煤柱开采技术的延伸,是我国煤矿采煤方法的重大改革技术,可以大为提高可采煤层的回收率,降低煤柱应力集中程度和冲击倾向性。但是沿空掘巷留设的小煤柱自身的强度比较低,承载能力有限,容易被压碎变形,因此增强小煤柱的强度和稳定性就显得十分必要。目前,对小煤柱的加固方法主要是利用锚杆、锚索进行加固,但是,普通锚杆、锚索支护下的巷道变形严重,锚固段容易与脱落,支护效果不佳。
发明内容
有鉴于此,本申请实施例提供一种基于小煤柱的护巷方法,增强对巷道的支护效果。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
本申请实施例提供一种基于小煤柱的护巷方法,包括:在第一采煤工作面的下顺槽巷和第二采煤工作面的上顺槽巷之间预留小煤柱,所述第一采煤工作面和第二采煤工作面相邻;在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形;在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处斜向上开设延伸至老顶区域内的第一钻孔,利用所述第一钻孔开设第一卸压切缝;在所述下顺槽巷顶板中向上开设延伸至老顶区域内的第二钻孔,利用所述第二钻孔开设第二卸压切缝;利用所述卸压切缝使岩体中的应力重新分布,将作用于所述下顺槽巷和顶板交界处的应力,转移到所述卸压切缝方向的老顶区域内深部。
根据本申请实施例的一具体实现方式,沿下顺槽巷设有所述卸压切缝,在回采过程中,通过多个超前设置的卸压切缝对小煤柱和下顺槽巷进行卸压,使小煤柱与下顺槽巷在采煤工作面推进方向上始终处于低应力区域。
根据本申请实施例的一具体实现方式,在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处斜向上开设延伸至老顶区域内的第一钻孔,利用所述第一钻孔开设第一卸压切缝包括:通过爆破预裂技术沿预定角度在第一钻孔中开设第一卸压切缝;在所述下顺槽巷顶板中向上开设延伸至老顶区域内的第二钻孔,通过上述第二钻孔开设第二卸压切缝,包括:通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝。
根据本申请实施例的一具体实现方式,所述通过爆破预裂技术沿预定角度在第一钻孔中开设第一卸压切缝,包括:测量采高,并根据爆破预裂技术开设的第一卸压切缝的长度大于2.5倍采高的经验,确定第一卸压切缝的最小长度;测量顶板下沉量和底鼓量,计算第一卸压切缝的参考值,与所述最小长度对比确定第一卸压切缝的长度值;准备单个长度为200mm,直径为32mm的单个药卷;使用钻机沿预定角度开设第一钻孔;根据顶板岩性的不同,确定在第一钻孔中放置药卷和聚能管的数量;对聚能管编号,确定不同聚能管的封孔长度。
根据本申请实施例的一具体实现方式,所述通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝,包括:在下顺槽巷顶板上通过钻头开孔至设计顶板,得到第二钻孔;更换切缝钻头,对第二钻孔围岩不少于两次进行旋转开缝形成豁口,并使用封堵装置对豁口两端进行封堵;向豁口处注入高压水,利用岩石抗压不抗拉的特性,开设第二切缝孔。
根据本申请实施例的一具体实现方式,所述在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形,包括:对小煤柱进行钻孔,并且将所述钻孔孔道清洗干净;将满足长度要求的锚索穿入所述钻孔孔道;塞入封孔塞将对穿锚索封孔;利用预装在小煤柱两侧的承力结构配合锚索预紧器,对所述锚索进行预紧、张拉和锁定;在封孔凝固后,工作面回采之前进行高压注浆,防止第一采煤工作面采空区有毒有害气体从对穿锚索孔溢出,实现对穿锚索的全长锚固和小煤柱注浆加固。
根据本申请实施例的一具体实现方式,所述在预留小煤柱中施加对穿锚索支护之后,开设所述第一卸压切缝和第二卸压切缝之前,所述方法还包括:对围岩进行加固;所述对围岩进行加固包括:根据巷道矿压显现规律和围岩岩性对围岩进行全断面注浆加固;分析围岩变形情况和矿压监测,对围岩进行首次注浆加固后,继续对围岩进行多次注浆加固;通过喷涂密闭材料对煤壁片帮现象严重的围岩进行喷涂封闭,在围岩表面形成一层致密薄膜。
根据本申请实施例的一具体实现方式,对围岩进行加固之前,所述方法还包括:在锚杆和锚索上设有让压装置,所述让压装置为让压环或者钢管;将所述让压装置设在托盘和锁具之间;当作用在锚杆和/或锚索上的压力过大时,让压装置在压力的作用下发生变形;利用让压装置的变形进行至少一次缓冲,释放一部分作用于锚杆和/或锚索上的压力。
根据本申请实施例的一具体实现方式,所述通过煤柱宽度计算方法的综合,确定小煤柱的宽度,包括:根据沿空掘巷小煤柱中的破碎区宽度、巷道小煤柱中对穿锚索的有效长度和煤柱稳定性系数对小煤柱的宽度进行理论计算,初步得出小煤柱的宽度值;对巷道进行地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数收集;基于地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数对小煤柱的宽度进行数值模拟分析,得出小煤柱的参考值;综合所述初步得出的小煤柱的宽度值和所述小煤柱的参考值,最终确定小煤柱的宽度值。
本申请实施例提供的基于小煤柱的护巷方法,通过在下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处开设卸压切缝,使作用在小煤柱和巷道上的压力转移到老顶区域内深部,增强对巷道的支护效果,进一步的,能够缩减小煤柱的宽度,开采更多的煤矿,避免资源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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它的附图。
图1为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例的支护示意图;
图2为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例通过爆破预裂技术开设的卸压切缝示意图;
图3为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例通过定向水力压裂技术开设的卸压切缝示意图;
图4为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例使用对穿锚索加固小煤柱的示意图;
图5为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例对穿锚索孔的封孔示意图;
图6为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例预设注浆孔和锚索注浆孔的正视图;
图7为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例预设注浆孔和锚索注浆孔的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例一种基于小煤柱的护巷方法进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
图1为本申请基于小煤柱的护巷方法一实施例的支护示意图,如图1所示,本实施例基于小煤柱的护巷方法,包括:在第一采煤工作面的下顺槽巷和第二采煤工作面的上顺槽巷之间预留小煤柱,所述第一采煤工作面和第二采煤工作面相邻;在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形;在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处斜向上开设延伸至老顶区域内的第一钻孔,利用所述第一钻孔开设第一卸压切缝;在所述下顺槽巷顶板中向上开设延伸至老顶区域内的第二钻孔,利用所述第二钻孔开设第二卸压切缝;利用所述卸压切缝使岩体中的应力重新分布,将作用于所述下顺槽巷和顶板交界处的应力,转移到所述卸压切缝方向的老顶区域内深部。
如图1所示,本申请实施例提供的基于小煤柱的护巷方法,通过在下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处开设卸压切缝,使作用在小煤柱和巷道上的压力转移到老顶区域内深部,增强对巷道的支护效果,进一步的,能够缩减小煤柱的宽度,开采更多的煤矿,避免资源的浪费。
小煤柱为具有一定宽度的煤壁,其用来将相邻采煤工作面分隔开,并与巷道一同支撑采煤工作面。
第一钻孔不仅开设在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处,也开设在所述上顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处。
采煤工作面在不断移动,因此卸压切缝需要超前开设。在一实施例中,沿下顺槽巷设有所述卸压切缝,在回采过程中,通过多个超前设置的卸压切缝对小煤柱和下顺槽巷进行卸压,使小煤柱与下顺槽巷在采煤工作面推进方向上始终处于低应力区域。
第一切缝和第二切缝均利用第一钻孔和第二钻孔开设,所述第一钻孔开设间距随开采地质的不同而不同,在一个例子中,开采地质为硬岩,所述第一钻孔的开设间距为1.5m,在另一个例子中,开采地质为软岩,所述第一钻孔的开设间距为2m到4m。
开采地质中,围岩的岩性分为硬岩和软岩,硬岩又包括中等硬度岩,可根据与地形、地质等条件有关的系数K和衰减指数α确定,具体可按下表确定。
岩性 | K | α |
硬岩 | 50-150 | 1.3-1.5 |
中等硬度岩 | 150-250 | 1.5-1.8 |
软岩 | 250-350 | 1.8-2.0 |
所述第二钻孔的开设间距以通过水力压裂技术开设的第二切缝孔可以联通为准。
卸压切缝的开设角度会影响其卸压效果。在一实施例中,通过爆破预裂技术沿预定角度在第一钻孔中开设第一卸压切缝,通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝。
不同的开设卸压切缝的技术,其开设的预定角度有所不同,预定角度根据理论计算和经验共同确定。具体地,如图2和图3所示,采用爆破预裂技术开设的卸压切缝的角度α一般为与竖直方向呈10°~20°的夹角,在一个例子中,所述夹角α为15°;采用定向水力压裂技术开设的卸压切缝时,首先需要向老顶区域内开设钻孔,然后通过注入高压力水开设卸压切缝,在一个例子中,所述卸压切缝的方向与所述钻孔的角度垂直。
不同卸压切缝开设技术不仅其开设的预定角度不同,其长度也有所不同。如图2所示,在一实施例中,测量采高,并根据爆破预裂技术开设的第一卸压切缝的长度大于2.5倍采高的经验,确定第一卸压切缝的最小长度;测量顶板下沉量和底鼓量,计算第一卸压切缝的参考值,与所述最小长度对比确定第一卸压切缝的长度值;准备单个长度为200mm,直径为32mm的单个药卷;使用钻机沿预定角度开设第一钻孔;根据顶板岩性的不同,确定在第一钻孔中放置药卷和聚能管的数量;对聚能管编号,确定不同聚能管的封孔长度。
根据以往爆破预裂技术开设卸压切缝的经验(即卸压切缝的长度一般大于2.5倍采高)得到卸压切缝的最小长度,之后根据如下公式计算得到卸压切缝的参考值。
H缝=(H煤-ΔH1-ΔH2)/(k-1)
式中,H缝为卸压切缝的长度值,H煤为采高,ΔH1为顶板下沉量,ΔH2为底鼓量,k为碎胀系数。
比较两个卸压切缝的长度值,根据经验,选择一个较大的安全数值,在一个例子中,所述爆破预裂技术开设的卸压切缝的长度为15500mm,所述第一钻孔的长度不小于所述卸压切缝的长度,且两者长度大致相同。
爆破预裂技术开设卸压切缝时,其炮孔和聚能管的相关参数设计如表1-2,表炸药消耗量是基于煤矿许用炸药确定每个炮孔放置20个药卷,每个炮孔放置6个聚能管,从炮孔底部开始编号,1-5号聚能管为2.5m,6号聚能管为0.5m。其中,单个药卷的长度为200mm,直径为32mm。
不同围岩地质条件下开设卸压切缝的每米装药量、炮孔和聚能管的参数设计具体可按表1-1和表1-2确定,表1-1中炸药消耗量是基于煤矿许用炸药确定。
表1-1卸压切缝岩性分段每米装药量
钻孔岩性 | 页岩段 | 泥岩段 | 砂岩段 | 砂泥岩互层 |
装药量(个) | 1~2 | 1~3 | 2~5 | 1~5 |
表1-2炮孔和聚能管的参数设计
在一实施例中,所述通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝,包括:在下顺槽巷顶板上通过钻头开孔至设计顶板,得到第二钻孔;更换切缝钻头,对第二钻孔围岩不少于两次进行旋转开缝形成豁口,并使用封堵装置对豁口两端进行封堵;向豁口处注入高压水,利用岩石抗压不抗拉的特性,开设第二切缝孔。
设计顶板,是指根据地质探测确定的需要通过定向水力压裂技术进行卸压的关键层位,比如硬岩层。
切缝钻头的两侧设有可以向外弹出的开槽部,所述开槽部与第二钻孔围岩壁垂直,利用所述开槽部旋转切缝,可以在目标位置形成豁口。
用同样的方法在同一钻孔中进行多次切缝,形成多道豁口,是为了达到切断围岩力学联系和卸压效果。
高压水可以通过高压水枪提供,利用岩石抗压不抗拉的特性,使第二钻孔豁口不断扩展延伸至设计数值,定向切断设计顶板围岩,增加设计顶板岩层裂隙率。
设计数值(即第二切缝的长度),根据设计顶板的高度和宽度确定,从而确定高压水的压力;所述设计数值以能够切开设计顶板为准。
这种定向水力压裂技术处理坚硬顶板提供了一种简单、有效的改变岩石物理属性,加大岩石破碎程度的方法,而且成本较低。利用定向水力压裂技术把坚硬顶板分层或切断,破坏岩层和围岩的结构及其完整性,实现了高集中应力的转移与释放,同时增加了能量传递过程的衰减程度,有效控制了强压力显现发生的应力条件和能量条件。
除了通过卸压切缝转移小煤柱和巷道受到的压力之外,本实施例还采取了对穿锚索加固小煤柱的方法来增强巷道的支护效果。如图4至图7所示,在一实施例中,所述在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形,包括:对小煤柱进行钻孔,并且将所述钻孔孔道清洗干净;将满足长度要求的锚索穿入所述钻孔孔道;塞入封孔塞将对穿锚索封孔;利用预装在小煤柱两侧的承力结构配合锚索预紧器,对所述锚索进行预紧、张拉和锁定;等到在封孔凝固后,工作面回采之前进行高压注浆,防止第一采煤工作面采空区有毒有害气体从对穿锚索孔溢出,实现对穿锚索的全长锚固和小煤柱注浆加固。
钻孔可以通过钻机实现。在钻孔过程中,首先进行孔位的测量放样,然后使用测量仪器辅助钻机就位,保证钻杆中心线与锚索孔中心线重合,之后固定钻机进行钻孔。在钻孔过程中,每钻进一段距离需要检测对锚索孔的孔斜,以便及时校对和更改钻孔参数。当钻孔完毕后,需要使用高压水枪将孔道内的碎裂岩石冲洗干净,避免在锚索穿入孔道时,损坏锚索。
将锚索穿入孔道时,一端采用人工推送,另一端采用小型卷扬机配合牵引,从而保持锚索平顺,避免锚索受到损伤。
所述承力结构为U型钢柱为锚索预紧器提供固定点,两者配合对锚索进行预紧、张拉和锁定,从而实现主动给小煤柱全空间加固,达到主动控制小煤柱变形和提高岩体或结构稳定能力的目的。
注浆封孔不仅封闭了端锚支护结构的环型空间,降低围岩深部即锚固段附近钻孔壁渗水,维持了锚固段钻孔壁围岩结构和化学成分的稳定,增加了锚固支护结构的浅孔锚固段,扩大了锚固作用范围,提高了端锚支护结构的支护效果,而且通过环锚空间的高压注浆完成对端锚支护结构的加长锚固或者全长锚固,并对环锚围岩进行注浆加固,若围岩裂隙发育,通过联通裂隙对顶板围岩进行整体加固,进而提高了端锚支护结构的支护效果和围岩强度。
其中实体煤钻孔的尺寸为:钻孔φ42mm×2m→安装孔口管→扫孔φ28×12m→注浆;小煤柱注浆孔的尺寸为:钻孔φ42mm×2m→安装孔口管→扫孔φ28×6m→注浆;注浆锚索孔的尺寸为:联通注浆管→注浆。注浆孔的布置方式为:注浆孔排距为2.4m,间距为1.5m,“三·二·三”布置,孔口管外露长度50mm。并且对穿锚索通过钢筋托梁横向连接,进一步增强了对穿锚索的抗压能力。
注浆加固不仅适用于小煤柱的对穿锚索加固,也适用于围岩的加固。在一实施例中,所述对围岩进行加固包括:根据巷道矿压显现规律和围岩岩性对围岩进行全断面注浆加固;分析围岩变形情况和矿压监测,对围岩进行首次注浆加固后,继续对围岩进行多次注浆加固;通过喷涂密闭材料对煤壁片帮现象严重的围岩进行喷涂封闭,在围岩表面形成一层致密薄膜。
全断面围岩注浆加固是通过上述注浆孔的孔口管和对穿锚索孔的注浆管对巷道四周围岩进行注浆加固围岩。
对围岩进行喷涂封闭时,喷射材料为复合改性膨胀密闭材料,其粘结性强,密封效果强,防水堵漏效果好,能够缓解煤壁的片帮现象。
除了采用加固小煤柱和围岩的方式,也采用了锚杆和/或锚索支护的方式增强巷道的支护效果。在一实施例中,在锚杆和锚索上设有让压装置,所述让压装置为让压环或者钢管;将所述让压装置设在托盘和锁具之间;当作用在锚杆和/或锚索上的压力过大时,让压装置在压力的作用下发生变形;利用让压装置的变形进行至少一次缓冲,释放一部分作用于锚杆和/或锚索上的压力。
让压环为钢材制成的筒状结构,其外轮廓为波浪形,套设在锚杆和锚索上,并且在让压环或者钢管的外侧还套设有一个大弹簧。由此,当作用于锚杆和/或锚索上的压力过大,让压环或者钢管被压扁变形时,大弹簧首先进行一次缓冲,让压环或者钢管进行二次缓冲,避免锚杆和/或锚索受压过大而损坏。
小煤柱的度宽度由理论计算和数值模拟的综合分析得出。一实施例中,根据沿空掘巷小煤柱中的破碎区宽度、巷道小煤柱中对穿锚索的有效长度和煤柱稳定性系数对小煤柱的宽度进行理论计算,初步得出小煤柱的宽度值;对巷道进行地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数收集;基于地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数对小煤柱的宽度进行数值模拟分析,得出小煤柱的参考值;综合所述初步得出的小煤柱的宽度值和小煤柱的参考值,最终确定小煤柱的宽度值。
采用极限平衡理论公式计算小煤柱的宽度,公式如下:
B=b1+b2+b3
b3=0.2(b1+b2)
式中,b1为沿空掘巷小煤柱中破碎区宽度,b2为巷道小煤柱中对穿锚索的有效长度,b3为考虑煤层厚度而增加的煤柱稳定性系数。
式中:m为上下区段平巷高度,m;A为测压系数,A=μ/(1-μ);μ为泊松比;为媒体的内摩擦角,(°);C0为煤体的粘聚力,MPa;k为应力集中系数;γ为岩层平均容重,kN/m3;H为巷道埋藏深度,m;PX为煤帮的支护阻力,kN。
使用FLAC3D对收集到的地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数进行数值模拟分析,得到一个小煤柱宽度的参考值,根据经验对比所述参考值和所述初步得出的小煤柱的宽度值,选择其中宽度较大数值。
在一个例子中,所述小煤柱宽度为8m。
需要说明的是,在本文中,各个实施例之间描述的方案的侧重点不同,但是各个实施例又存在某种相互关联的关系,在理解本申请方案时,各个实施例之间可相互参照;另外,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,包括:
在第一采煤工作面的下顺槽巷和第二采煤工作面的上顺槽巷之间预留小煤柱,所述第一采煤工作面和第二采煤工作面相邻;
在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形;
在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处斜向上开设延伸至老顶区域内的第一钻孔,利用所述第一钻孔开设第一卸压切缝;在所述下顺槽巷顶板中向上开设延伸至老顶区域内的第二钻孔,利用所述第二钻孔开设第二卸压切缝;
利用所述卸压切缝使岩体中的应力重新分布,将作用于所述下顺槽巷和顶板交界处的应力,转移到老顶区域内深部;
在所述下顺槽巷侧煤帮和顶板的交界处斜向上开设延伸至老顶区域内的第一钻孔,利用所述第一钻孔开设第一卸压切缝包括:通过爆破预裂技术沿预定角度在第一钻孔中开设第一卸压切缝;
在所述下顺槽巷顶板中向上开设延伸至老顶区域内的第二钻孔,利用所述第二钻孔开设第二卸压切缝,包括:通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝;
其中,所述第一卸压切缝与竖直方向呈10°~20°,第二卸压切缝垂直于所述第二钻孔的方向。
2.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,沿下顺槽巷设有所述卸压切缝,在回采过程中,通过多个超前设置的卸压切缝对小煤柱和下顺槽巷进行卸压,使小煤柱与下顺槽巷在采煤工作面推进方向上始终处于低应力区域。
3.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,所述通过爆破预裂技术沿预定角度在第一钻孔中开设第一卸压切缝,包括:
测量采高,并根据通过爆破预裂技术开设的第一卸压切缝的长度大于2.5倍采高的经验,确定第一卸压切缝的最小长度;
测量顶板下沉量和底鼓量,计算第一卸压切缝的参考值,与所述最小长度对比确定第一卸压切缝的长度值;
准备单个长度为200mm,直径为32mm的单个药卷;
使用钻机沿预定角度开设第一钻孔;
根据顶板岩性的不同,确定在第一钻孔中放置药卷和聚能管的数量;
对聚能管编号,确定不同聚能管的封孔长度。
4.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,所述通过定向水力压裂技术在第二钻孔中开设所述第二卸压切缝,包括:
在下顺槽巷顶板上通过钻头开孔至设计顶板,得到第二钻孔;
更换切缝钻头,对第二钻孔围岩不少于两次进行旋转开缝形成豁口,并使用封堵装置对豁口两端进行封堵;
向豁口处注入高压水,利用岩石抗压不抗拉的特性,开设第二切缝孔。
5.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,所述在预留小煤柱中施加对穿锚索支护,锚索两端采用钢梁连接在一起,限制小煤柱变形,包括:
对小煤柱进行钻孔,并且将所述钻孔孔道清洗干净;
将满足长度要求的锚索穿入所述钻孔孔道;
塞入封孔塞将对穿锚索封孔;
利用预装在小煤柱两侧的承力结构配合锚索预紧器,对所述锚索进行预紧、张拉和锁定;
在封孔凝固后,工作面回采之前进行高压注浆,防止第一采煤工作面采空区有毒有害气体从对穿锚索孔溢出,同时实现对穿锚索的全长锚固和小煤柱注浆加固。
6.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,所述在预留小煤柱中施加对穿锚索支护之后,开设所述第一卸压切缝和第二卸压切缝之前,所述方法还包括:
对围岩进行加固;
所述对围岩进行加固包括:
根据巷道矿压显现规律和围岩岩性对围岩进行全断面注浆加固;
分析围岩变形情况和矿压监测,对围岩进行首次注浆加固后,继续对围岩进行多次注浆加固;
通过喷涂密闭材料对煤壁片帮现象严重的围岩进行喷涂封闭,在围岩表面形成一层致密薄膜。
7.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,对围岩进行加固之前,所述方法还包括:
在锚杆和锚索上设有让压装置,所述让压装置为让压环或者钢管;
将所述让压装置设在托盘和锁具之间;
当作用在锚杆和/或锚索上的压力过大时,让压装置在压力的作用下发生变形;
利用让压装置的变形进行至少一次缓冲,释放一部分作用于锚杆和/或锚索上的压力。
8.根据权利要求1所述的基于小煤柱的护巷方法,其特征在于,所述通过煤柱宽度计算方法的综合,确定小煤柱的宽度,包括:
根据沿空掘巷小煤柱中的破碎区宽度、巷道小煤柱中对穿锚索的有效长度和煤柱稳定性系数对小煤柱的宽度进行理论计算,初步得出小煤柱的宽度值;
对巷道进行地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数收集;
基于地应力检测数据、矿压监测数据以及采区地质参数对小煤柱的宽度进行数值模拟分析,得出小煤柱的参考值;
综合所述初步得出的小煤柱的宽度值和所述小煤柱的参考值,最终确定小煤柱的宽度值。
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