CN112832837B - 一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，属于煤矿开采巷道支护领域，具体包括如下步骤：综掘机每掘出1m巷道后，对巷道实施锚网喷初步安全支护；当巷道掘进并初步锚网喷安全支护15m后，在巷道底板及帮部安装组合锚管；安装完组合锚管后，在巷道帮部肩角处安装方矩管，并通过胶管向方矩管内部注C20混凝土浆液，完成巷道滞后加强支护。该支护方法形成的巷道支护结构支护强度高、施工简单、成本较低、掘巷速度快，能够有效控制近距离煤层采空区下回采巷道冒顶、片帮、底鼓等现象，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采巷道支护领域，涉及煤炭开采过程巷道支护方法，特别是涉及一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法。
背景技术
一个矿区的煤系地层通常赋存多个煤层，煤层的层间距也各不相同。矿井在进行煤炭资源开采时，一般采用下行开采的方式，上部煤层开采后，下部煤层处于上部采空区之下。且在上煤层开采过程，其采动应力会对煤层底板造成较大的扰动，导致其下部煤岩体破碎程度增加，造成下部煤层回采时掘巷环境恶化、巷道支护困难。若上、下两层煤间距极小，这种影响更加显著。
煤矿巷道现有的支护方法主要是锚网索支护，但在煤层间距小、巷道顶板较薄、围岩较破碎的情况下，锚杆(索)无法锚固到完整稳定的岩层中，不能实现有效锚固并发挥主动支护作用。在锚网索无法实现有效支护后，通常采用工字钢棚、U型钢棚等被动支护构件，但被动支护构件大多笨重、安装复杂、成本高、棚腿易弯折、维护困难。此外，现有的支护方法仅注重最薄弱顶板的强化支护，没有考虑到巷道帮部、底板支护强度对巷道整体稳定性的影响，巷道支护效果差，当本工作面回采时，回采巷道受上部采空区残余支承压力及本工作面采动应力双重影响，巷道常常出现冒顶、底鼓、片帮现象，严重影响矿井正常安全生产。
综上所述，本发明迫切提出一种适用于近距离煤层，且位于采空区下方的回采巷道支护方法，以克服上述现有技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，以解决上述现有技术存在的问题，本发明的支护方法易于操作，成本低廉，且支护效果好。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，具体包括如下步骤：
S1、综掘机每掘出1m巷道后，在巷道顶板及帮部均铺设金属网并安装锚杆后，对巷道全断面喷浆，以对巷道实施锚网喷初步安全支护；
S2、当巷道掘进并初步锚网喷安全支护15m后，在巷道底板及帮部安装组合锚管，以对巷道实施滞后加强支护的第一阶段；
S3、安装完所述组合锚管后，在巷道帮部的肩角处安装方矩管，并通过胶管向所述方矩管内部注混凝土浆液，完成巷道滞后加强支护的第二阶段。
可选的，步骤S1中，所述锚杆采用高强螺纹钢锚杆，所述锚杆的安装间排距为1000×1000mm；所述锚杆安装后采用锚固剂进行全长锚固。
可选的，步骤S1中，当煤层间距小于2m时，选用的所述锚杆的长度应等于煤层间距。
可选的，步骤S1中，对巷道全断面喷浆时采用C20混凝土料浆，喷层厚度为50mm，以达到封闭巷道表面裂隙的目的。
可选的，步骤S2中，所述组合锚管包括锚索和无缝钢管，所述无缝钢管的侧面间隔开设有若干出浆孔；所述组合锚管的安装方法如下：
S2.1、在巷道底板及帮部施工直径28mm、深度3600mm的小孔，在每个所述小孔内轴向施工一直径50mm、深度3000mm的大孔；所述小孔和所述大孔优选同轴设置；
S2.2、先将所述锚索插入所述小孔中，并采用锚固剂进行端部锚固；之后将所述无缝钢管插入所述大孔中，此时所述无缝钢管套设于所述锚索外部，利用快干水泥封堵所述无缝钢管与大孔孔口之间的缝隙，并在所述无缝钢管的管口安装止浆塞，所述止浆塞上开设有注浆孔和锚索孔，所述锚索穿过所述锚索孔；
S2.3、利用所述注浆孔向所述无缝钢管内注水泥浆，注浆压力范围为0.5～2MPa，初始注浆压力保持在0.5Mpa并持续注浆1min；若无漏浆现象注浆压力逐步增加到2Mpa并持续注浆5min；
S2.4、注浆后迅速安装与所述锚索配套的托盘及锁具，并施加初始预紧力；当水泥浆完全凝固后，二次施加锚索预紧力至预紧力达200kN。
可选的，所述锚索的直径为17.8mm、长度为3600mm；所述无缝钢管的直径为48mm、长度为3000mm；所述组合锚管的安装间排距为2000×2000mm。
可选的，步骤S3中，所述方矩管为方矩钢管；所述方矩钢管的安装方法如下：
S3.1、在所述方矩钢管内部插入钢筋骨架及胶管；
S3.2、将内部插入所述钢筋骨架及所述胶管的所述方矩钢管安装在巷道帮部肩角处的水平梁窝内，所述方矩钢管的两端分别位于两侧的水平梁窝内，并采用快干水泥封闭所述方矩钢管与所述水平梁窝之间的缝隙；
S3.3、通过所述胶管向所述方矩钢管内部注入C20混凝土浆液，并在所述方矩钢管的外侧壁与巷道顶板之间的空隙内插入木板。
可选的，所述方矩钢管的口径为300×150mm、壁厚为6mm；每根所述方矩钢管的长度比巷道宽度长400mm；对应的，所述水平梁窝的长、宽、深分别为350mm、200mm、400mm。
可选的，所述方矩钢管的安装排距为3000mm。
可选的，巷道每掘进1m后步骤S1，且每滞后掘进头15m后实施步骤S2～S3。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，用于在近距离煤层的采用区下方的回采巷道进行安全支护，该支护方法改变了传统上仅注重顶板支护强度的观念，通过同时加强巷道帮部和巷道底板支护的强度，提高了巷道帮部及巷道底板的自身承载能力，最大程度实现了巷道围岩自身及支护构件的协同支护作用，提高了巷道围岩整体的稳定性，可以大大减少近距离煤层采空区下回采巷道冒顶、底鼓、片帮等灾害事故。
本发明提出的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法中，巷道顶板被动支护方式为方矩管，方矩管重量轻、易于施工、成本低廉；方矩管内置入钢筋骨架及注入混凝土后，形成类似钢筋混凝土梁结构，承重性能好，能够满足顶板被动支护的刚性要求。
本发明通过现场观测及理论研究，提出近距离煤层采空区下回采巷道的支护方法分为巷道每掘进1m后实施初步锚网喷安全支护、每滞后掘进头15m后实施加强支护的两个支护阶段，可以保证在初步安全支护的前提下进行滞后加强支护，不影响掘进作业，从而实现二者平行作业，相对缩短支护时间，大大提高巷道掘进速度，实用性强。
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发明的一些实施例，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他的附图。
图1为近距离采空区下回采巷道布置示意图；
图2为本发明的近距离采空区下回采巷道支护断面图；
图3为本发明中的组合锚管的安装示意图；
图4为本发明中的钢筋骨架的结构示意图；
其中，附图标记为：1-采空区；2-煤层间距；3-回采巷道；4-高强螺纹钢锚杆；5-组合锚管；51-小孔；52-大孔；53-锚索；54-无缝钢管；55-止浆塞；56-托盘；57-锁具；6-水平梁窝；7-方矩钢管；8-胶管；9-钢筋骨架；10-木板。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种易于操作、成本低廉、支护效果好的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，某煤矿上、下两层煤的煤层间距2为3m，上煤层已经开采完毕形成采空区1，在采空区1下方布置下煤层的回采巷道3，回采巷道3宽4m、高3.2m。
如图2-4所示，本实施例提出一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，以进行回采巷道3的支护，具体步骤为：
S1、综掘机每掘出1m巷道后，对巷道实施锚网喷初步安全支护。首先，贴紧巷道顶板及巷帮铺设10#冷拔丝金属网；然后安装φ20×2000mm的高强螺纹钢锚杆4，锚杆采用3支MSCK2360树脂药卷锚固剂进行全长锚固，并施加预紧力80kN，锚杆的安装间排距优选为1000×1000mm；最后，对巷道全断面喷射C20混凝土浆液，喷层厚度为50mm，达到封闭巷道表面裂隙的目的。
S2、当巷道掘进并初步锚网喷支护15m后，在巷帮及底板安装组合锚管5。组合锚管5由普通的锚索53及无缝钢管54组合而成。锚索53规格φ17.8×3600mm；无缝钢管54规格采用φ48×3000mm。组合锚管5安装方法为：
①在巷帮及底板施工深度3600mm、φ28mm小孔51，再沿着小孔轴向施工深度3000mm、φ50mm大孔52。其中，大孔52是在小孔51的结构基础上，径向向外扩展形成的，小孔51和大孔52优选同轴设置，如图3所示。
②将锚索53插入φ28mm的小孔51中，并采用一支MSCK2360树脂药卷锚固剂进行端部锚固；再将无缝钢管54插入大孔52中，利用快干水泥封堵无缝钢管54与大孔52孔口之间的缝隙，并在无缝钢管54的管口安装止浆塞55。
③通过止浆塞55上的注浆孔注水泥浆，注浆压力范围为0.5～2MPa，初始注浆压力保持在0.5Mpa并持续注浆1min，若无漏浆现象注浆压力逐步增加到2Mpa并持续注浆5min左右。
④注浆后立即安装锚索配套的托盘56及锁具57，并施加初始预紧力64kN；当水泥浆液完全凝固后，二次对锚索53施加预紧力，使其预紧力达到200kN。其中，托盘56及锁具57均为现有技术，其与锚索为配套使用，具体结构和工作原理在此不再赘述。组合锚管5的安装间排距优选为2000×
2000mm。
S3、安装完组合锚管5后，在巷帮肩角处安装方矩钢管7，方矩钢管7口径为300×150mm、壁厚6mm；每根方矩钢管7的长度4400mm、排距为3000mm。方矩钢管7的安装方法如下：
①在巷帮肩角处掏水平梁窝6，水平梁窝6规格：350(长)×200(宽)×400mm(深)。
②在方矩钢管7内部插入钢筋骨架9及胶管8，并将方矩钢管7安装在巷帮肩角处水平梁窝6内，采用快干水泥封闭方矩钢管7与水平梁窝6之间的空隙。
③通过胶管向方矩钢管7内部注入C20混凝土浆液，并在方矩钢管7与巷道顶板的空隙处插入木板。完成巷道滞后加强支护。
本实施例的上述支护方法改变了传统上仅注重顶板支护强度的观念，通过加强巷帮和底板支护的强度，提高了巷帮及底板的自身承载能力，最大程度实现了巷道围岩自身及支护构件的协同支护作用，提高了巷道围岩整体的稳定性。上述支护方法形成的支护结构支护强度高、施工简单、成本较低、掘巷速度快，能够有效控制近距离煤层采空区下回采巷道冒顶、片帮、底鼓等现象，实用性强。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、综掘机每掘出1m巷道后，在巷道顶板及帮部均铺设金属网并安装锚杆后，对巷道全断面喷浆，以对巷道实施锚网喷初步安全支护；
S2、当巷道掘进并初步锚网喷安全支护15m后，在巷道底板及帮部安装组合锚管，以对巷道实施滞后加强支护的第一阶段；所述组合锚管包括锚索和无缝钢管，所述无缝钢管的侧面间隔开设有若干出浆孔，所述组合锚管的安装方法包括如下步骤：
S2.1、在巷道底板及帮部施工直径28mm、深度3600mm的小孔，在每个所述小孔内轴向施工一直径50mm、深度3000mm的大孔；
S2.2、先将所述锚索插入所述小孔中，并采用锚固剂进行端部锚固；之后将所述无缝钢管插入所述大孔中，此时所述无缝钢管套设于所述锚索外部，利用快干水泥封堵所述无缝钢管与大孔孔口之间的缝隙，并在所述无缝钢管的管口安装止浆塞，所述止浆塞上开设有注浆孔和锚索孔，所述锚索穿过所述锚索孔；
S2.3、利用所述注浆孔向所述无缝钢管内注水泥浆，注浆压力范围为0.5～2MPa，初始注浆压力保持在0.5Mpa并持续注浆1min；若无漏浆现象注浆压力逐步增加到2Mpa并持续注浆5min；
S2.4、注浆后迅速安装与所述锚索配套的托盘及锁具，并施加初始预紧力；当水泥浆完全凝固后，二次施加锚索预紧力至预紧力达200kN；
S3、安装完所述组合锚管后，在巷道帮部的肩角处安装方矩管，并通过胶管向所述方矩管内部注混凝土浆液，完成巷道滞后加强支护的第二阶段。
2.根据权利要求1所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，步骤S1中，所述锚杆采用高强螺纹钢锚杆，所述锚杆的安装间排距为1000×1000mm；所述锚杆安装后采用锚固剂进行全长锚固。
3.根据权利要求1所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，步骤S1中，当煤层间距小于2m时，所述锚杆的长度等于煤层间距。
4.根据权利要求1所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，步骤S1中，对巷道全断面喷浆时采用C20混凝土料浆，喷层厚度为50mm，以封闭巷道表面裂隙。
5.根据权利要求1所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，所述锚索的直径为17.8mm、长度为3600mm；所述无缝钢管的直径为48mm、长度为3000mm；所述组合锚管的安装间排距为2000×2000mm。
6.根据权利要求1所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，步骤S3中，所述方矩管为方矩钢管；所述方矩钢管的安装方法如下：
S3.1、在所述方矩钢管内部插入钢筋骨架及胶管；
S3.2、将内部插入所述钢筋骨架及所述胶管的所述方矩钢管安装在巷道帮部肩角处的水平梁窝内，并采用快干水泥封闭所述方矩钢管与所述水平梁窝之间的缝隙；
S3.3、通过所述胶管向所述方矩钢管内部注入C20混凝土浆液，并在所述方矩钢管与巷道顶板的空隙处插入木板。
7.根据权利要求6所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，所述方矩钢管的口径为300×150mm、壁厚为6mm；每根所述方矩钢管的长度比巷道宽度长400mm；所述水平梁窝的长、宽、深分别为350mm、200mm、400mm。
8.根据权利要求6所述的近距离煤层采空区下回采巷道支护方法，其特征在于，所述方矩钢管的安装排距为3000mm。
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