CN113931685A - 一种地下采矿的支护方法 - Google Patents

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刘超儒
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Abstract

本申请提供一种地下采矿的支护方法,包括:将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段;在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱;所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度,在本申请中,采用沿着采空区间隔放置墩柱的方式对矿井顶部进行有效支撑,相比于传统沿空留巷技术中的砌墙留巷方式,其避免了传统砌墙留巷技术中砌墙速度无法满足采矿工作面快速推进要求的缺点。同时,相比于传统的无墙自成巷技术,本申请中的墩柱可以对矿井顶部形成有效支撑。从而同时保证了回采巷道的坚固性和安全性,克服了传统技术方案中无法同时兼顾回采巷道的建造速度和坚固性的缺点。

Description

一种地下采矿的支护方法
技术领域
本申请涉及地下采矿技术领域,具体涉及一种地下采矿的支护方法。
背景技术
目前在地下采矿尤其是煤矿采掘过程中采用的沿空留巷技术是指在工作面回采过程中,通过采用有效的巷旁支护以及巷内支护技术,将工作面的回采巷道保留下来作为临近工作面的一条回采巷道。
当前的沿空留巷技术主要采用两种建造方式:砌墙留巷技术和无墙自成巷技术。但是砌墙留巷技术存在建造速度慢,无法满足采矿工作面快速推进要求的缺点。无墙自成巷技术则仅凭岩石垮落碎胀充填采空区支撑巷道顶板,在复杂的采矿条件下,通过该技术很难坚固地支撑住沿空巷道,因此无法保证巷道的坚固性和安全性,易对矿井中相关工作人员造成安全威胁;同时基于上述原因,通过无墙自成巷技术形成的回采巷道在使用后期需要的维护工程量巨大,需要投入高昂的的人力物力等经济成本。
发明内容
本申请提供一种地下采矿的支护方法,以解决现有技术下无法兼顾回采巷道的建造速度和坚固性的问题。
本申请提供一种地下采矿的支护方法,包括以下步骤:
将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段;
在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱;所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与所述相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度。
可选的,在所述间隔设置墩柱之前,还包括:在沿工作面推进方向上,设置防护设施对矸石进行固定;所述防护设施处于所述墩柱和所述矸石之间。
可选的,所述沿工作面推进方向间隔设置墩柱之前还包括:随着工作面的推进,沿工作面推进方向在矿井顶部和底部之间间隔设置单元支架,对所述矿井顶部进行临时支撑;相应的,在沿工作面推进方向间隔设置墩柱之后,还包括:撤除所述单元支架。
可选的,所述墩柱是一种具有内约束和外约束的充填式柱子,根据不同强度等级要求,其内部可以充填不同强度的有机和/或无机材料。
可选的,所述墩柱的高度在0.6米至1.2米之间。
可选的,任意两个相邻的所述墩柱之间的距离、各个所述墩柱的直径、各个所述墩柱的强度分别采用相同的参数要求以及相同的误差范围。
可选的,所述墩柱可采用的制作方式包括:地面预制或井下现场浇筑。
可选的,所述防护设施采用档矸支架和挡矸网。
可选的,所述防护设施紧邻所述墩柱所在位置。
与现有技术相比,本申请具有以下优点:
本申请提供的一种地下采矿的支护方法,包括以下步骤:将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段;在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱;所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度。在上述技术方案中,采用沿着采空区间隔放置墩柱的方式对矿井顶部进行有效支撑,相比于传统沿空留巷技术中的砌墙留巷方式,其建造速度大大加快,从而避免了传统砌墙留巷技术中,砌墙速度无法满足采矿工作面快速推进要求的缺点。同时,相比于传统的无墙自成巷技术中,仅凭岩石垮落碎胀充填采空区支撑巷道顶板造成的回采巷道的坚固性和安全性较差的问题,本申请中的墩柱可以对矿井顶部形成有效支撑,从而保证了回采巷道的坚固性和安全性。综上,本申请提供的地下采矿的支护方法克服了传统技术方案中无法同时兼顾回采巷道的建造速度和坚固性的缺点,提供了一种建造速度快、坚固性高的支护方法。
附图说明
图1是本申请提供的一种地下采矿的支护方法的实施例的流程图;
图2是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的俯视图;
图3是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的侧视图;
图4是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的正视图。
回采巷道1,工作面2,墩柱3,单元支架4,防护设施5。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是,本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广,因此,本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请中,提供了一种地下采矿的支护方法,图1是本申请提供的一种地下采矿的支护方法的实施例的流程图;图2是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的俯视图;图3是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的侧视图;图4是本申请提供的一种地下采矿的支护装置的实施例的正视图。在下面的实施例中将进行详细说明。
结合图2所示,本申请实施例提供的地下采矿的支护方法,涉及到回采巷道1,工作面2,墩柱3,单元支架4,防护设施5,其核心的基本思想为:将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段;在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱;所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度。在上述技术方案中,采用沿着采空区间隔放置墩柱的方式对矿井顶部进行有效支撑,相比于传统沿空留巷技术中的砌墙留巷方式,其建造速度大大加快,从而避免了传统砌墙留巷技术中,砌墙速度无法满足采矿工作面快速推进要求的缺点。同时,相比于传统的无墙自成巷技术中,仅凭岩石垮落碎胀充填采空区支撑巷道顶板造成的回采巷道的坚固性和安全性较差的问题,本申请中的墩柱可以对矿井顶部形成有效支撑,从而同时保证了回采巷道的坚固性和安全性,克服了传统技术方案中无法同时兼顾回采巷道的建造速度和坚固性的缺点。
请参考图1,其为本申请提供的一种地下采矿的支护方法的实施例的流程图。所述方法包括如下步骤:
步骤S101:将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段。
目前采煤方法虽然种类较多,但归纳起来,基本上可以分为壁式和柱式两大体系。对于壁式体系采煤法,如图2所示,在对厚煤层进行采掘时,一般是将其沿工作面2的推进方向划分成两个以上的采掘段,每次只对一个采掘段进行采掘,完成之后再进行下一采掘段的采掘;采用这种方法,可以避免一次采掘的工作面过宽造成垮塌或者难以支护的问题,对于具有较宽采掘范围的矿层是必须采用的方法。对于同一个工作面具体分为几个采掘段可以根据具体情况选择。
步骤S102:在沿工作面推进方向上,设置防护设施对矸石进行固定;所述防护设施处于所述墩柱和所述矸石之间。
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。
在工作面推进过程中,为防止顺工作面煤块、矸石飞窜伤人和毁坏设备,在墩柱3和矸石之间设置防护设施5对矸石进行固定是十分必要的。防护设施5一般采用挡矸支架和挡矸网,其中,挡矸网采用钢筋焊成边框,内用钢筋焊成网格的钢网固定于钢筋边框上,用铁箍配合螺丝固定于挡矸支架上。所述挡矸支架设置于紧邻墩柱3所在位置,将矸石进行固定,以保证回采巷道1的安全。
本步骤是为了充分保障地下采矿工作的安全;在一些情况下,可以不进行本步骤,直接进入步骤S103。
步骤S103:在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱。所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度。
墩柱3作为巷旁支护体的作用为:第一,随着工作面2的推进,所述墩柱3间隔性地紧随工作面构筑,此时巷旁支护体及时支护顶板,确保回采巷道1内顶板不破碎。第二,在顶板垮落阶段,墩柱3的作用为减小所承受的载荷,尽可能高地切落采空区外侧的顶板,这就要求巷旁支护体应具有强度高、增阻速度快地力学特性,保证巷旁前期支护阻力大于顶板断裂在巷旁支护体外侧所需的最小支护阻力。第三,在顶板稳定阶段,巷旁支护体提供后期支护阻力维持大结构稳定,进而保持巷道稳定。并且,如图4所示,为了煤矿内部施工的方便,墩柱设置的位置应该与相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度,以便在该采掘段施工完成之后,形成完整的回采巷道1。
具体的,墩柱3是一种具有内约束和外约束的充填式柱子,根据不同强度等级要求,其内部可以充填不同强度的有机和/或无机材料。根据煤矿现场实际情况,墩柱3可采用的制作方式包括:地面预制或井下现场浇筑。墩柱3由外壳以及内部填充材料组成,墩柱3的外壳由无缝钢管构成,内部填充材料由砂石材料组成。为适应巷道高度的变化,墩柱3的外壳分为上下两节,其总高度一般在0.6米至1.2米之间,墩柱3内砂石通过上节的充填口进行填充和下节的放砂口进行释放。墩柱3内部填充的砂石材料的质量配比对墩柱3的充填材料密度有很大影响,因此选择恰当的砂石材料配比,施工时加水并且振动,使其保持较高的支护强度。由于同一煤矿内部的地质情况大致相同,因此任意两个相邻墩柱之间的距离、各个墩柱的直径、各个墩柱的强度分别采用相同的参数要求以及相同的误差范围,以保证各个墩柱受力均匀。
在上述设置墩柱3的步骤之前,如图2及图3所示,还可以包括:随着工作面2的推进,沿工作面2推进方向在矿井顶部和底部之间间隔设置单元支架4,对所述矿井顶部进行临时支撑,以防止在设置墩柱3之前,煤矿顶板出现垮落情况。
如图2所示,在设置墩柱3完毕之后,墩柱3能够对煤矿顶部形成有效支撑,此时可以对单元支架4进行撤除。
可以看出,经过上述施工过程,在随着工作面2推进而留下的一排墩柱3与相邻煤层之间形成了回采巷道1,该回采巷道1能够供采矿人员以及一些设备通行,使人员和设备安全、方便的回到下一个采掘段的工作面初始位置。
通过执行本实施例提供的地下采矿支护方法,能够实现建造速度快、坚固性高的支护,形成可靠的回采巷道,方便进行下一个采掘段的回采工作。本方法可以用于煤矿开采,也可以用于其他地下矿产的开采。
本申请虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本申请,任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种地下采矿的支护方法,其特征在于,包括:
将待开采矿层沿工作面的推进方向划分成两个以上的采掘段;
在采掘过程中,随着工作面的推进,沿工作面推进方向间隔设置墩柱;所述墩柱贴近未开采的相邻采掘段矿层,并与所述相邻采掘段矿层之间留出预设的巷道宽度。
2.根据权利要求1所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,在所述间隔设置墩柱之前,还包括:
在沿工作面推进方向上,设置防护设施对矸石进行固定;所述防护设施处于所述墩柱和所述矸石之间。
3.根据权利要求1或者2所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,所述沿工作面推进方向间隔设置墩柱之前还包括:
随着工作面的推进,沿工作面推进方向在矿井顶部和底部之间间隔设置单元支架,对所述矿井顶部进行临时支撑;
相应的,在沿工作面推进方向间隔设置墩柱之后,还包括:
撤除所述单元支架。
4.根据权利要求1所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,
所述墩柱是一种具有内约束和外约束的充填式柱子,根据不同强度等级要求,其内部可以充填不同强度的有机和/或无机材料。
5.根据权利要求1所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,
所述墩柱的高度在0.6米至1.2米之间。
6.根据权利要求1所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,
任意两个相邻的所述墩柱之间的距离、各个所述墩柱的直径、各个所述墩柱的强度分别采用相同的参数要求以及相同的误差范围。
7.根据权利要求1所述的底下采矿的支护方法,其特征在于,
所述墩柱可采用的制作方式包括:地面预制或井下现场浇筑。
8.根据权利要求2所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,所述防护设施采用档矸支架和挡矸网。
9.根据权利要求2所述的地下采矿的支护方法,其特征在于,所述防护设施紧邻所述墩柱所在位置。
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