CN205477640U - 对采空区切顶卸压的安全支护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为对采空区切顶卸压的安全支护装置，本实用新型包括采煤巷道内的加强支护设施与切顶卸压设施。加强支护设施包括采煤巷道内的三排高支柱，与巷道下帮的两排锚杆，及巷道顶板的两排锚索，以及在巷道上帮分布有三排锚杆。切顶卸压设施设置在巷道上帮处，由排距700mm～820mm的短支柱、排距为300mm～500mm的支撑柱、矸石挡板以及采空区顶板上的炮孔构成。本实用新型实现了无巷旁充填沿空留巷，具有能消除充填体对下层邻近煤层的应力集中，降低下层煤开采困难，缓解采掘关系、简化施工工艺等诸多优点。采用本技术后，沿空留巷顶板变形量较小，施工工艺简单，施工速度快，从而有利于薄煤层的安全高效回采。

Description

对采空区切顶卸压的安全支护装置

技术领域

本实用新型涉及到一种采煤设施，尤其是一种在近距离倾斜煤层条件下的切顶与护巷的支护设施。

背景技术

在采煤过程中，为了少掘进一条巷道，采用一定的技术手段将上一区段的开出的巷道留给下一个区段使用，这种技术称之为沿空留巷。原有的技术手段是沿着采空区边缘保留煤柱对巷道进行支撑；但留设煤柱会浪费一部分煤炭资源。为了不浪费煤炭资源，解决的办法是采用支护装置代替煤柱，将煤炭全部采出，采用支护装置代替煤柱进行留巷的方法称为无煤柱沿空留巷(或简称：沿空留巷)。无煤柱沿空留巷可以最大限度回收资源，避免煤体损失。

巷旁砌筑料石是一种沿空留巷的方法，目前在采煤行业中大面积使用，但是，近距离倾斜煤层条件下，在巷旁砌筑料石的沿空留巷方式已经越来越多出现巷旁煤体及砌筑块体压裂、外鼓、片帮量大、底臌严重等严重影响沿空巷道二次复用的非线性大变形现象，因此，砌筑料石的留巷方式实际已经不能满足该煤层条件下的煤层安全、高效、经济开采的需要。

切顶卸压沿空留巷技术是一种新的沿空留巷技术，这种技术采用双向聚能预裂爆破技术将沿空巷道侧向顶板进行超前预裂破坏，改变沿空成巷时悬伸顶板覆岩岩体的结构，在采场顶板周期来压作用下，悬伸顶板在上覆压力挤压作用下沿预裂面切落成巷，自然形成巷道的一个帮侧，从而完成沿空留巷。该技术能够消除邻近工作面煤体上方应力集中的作用，具有减小采掘比，提高生产效率，减少资源浪费，避免因留设煤墩及巷旁砌筑料石而造成的煤与瓦斯混合突出、底臌突出、巷道变形严重、需要二次返修等现象，属于一种安全高效经济科学的开采新技术。

但是在切顶之前，采空区顶板的高压态势下，以及切顶过程中的较大振动下如何保证巷道安全，防止巷道变形的技术目前还不成熟。尤其是具有中倾斜、顶板软、煤层薄、与上覆煤层距离近等特点的采煤条件下，易受上覆煤层采动影响及本层煤采动影响，围岩应力作用明显，大幅超过了岩石单轴抗压强度，致使沿空巷道留设及维护过程中变形十分严重。

因此，如果能有效解决切顶之前以及切顶过程中的安全支护问题，就能很好地完成在上述煤层条件下的沿空留巷。

实用新型内容

为了解决在近距离倾斜煤层开采条件下的切顶之前以及切顶过程中的安全支护问题，本实用新型提供了对采空区切顶卸压的安全支护装置。

本实用新型的对采空区切顶卸压的安全支护装置，由设置在采煤巷道12内的加强支护设施，与设置在采空区1内的切顶卸压设施构成，切顶卸压设施设置在靠近巷道上帮处。

所述的加强支护设施为：在采煤巷道12内设置有三排高支柱11，高支柱直立支撑在巷道底板10与巷道顶板7之间；在高支柱顶端与巷道顶板之间设置横梁8；在巷道下帮设置有两排锚杆13，分别打入巷道下帮的中部与下部；在巷道顶板设置有两排锚索3，其中一排打入巷道顶板的中部，另一排靠近巷道上帮；在巷道上帮分布有三排锚杆13。

所述的切顶卸压设施包括短支柱6、支撑柱4、矸石挡板5；支撑柱为工字钢，排距为300mm～500mm，并支撑在采空区顶板与采空区底板之间，支撑柱顶端与采空区顶板之间设置垫板；

在支撑柱靠采空区侧设置矸石挡板5，矸石挡板5与支撑柱4向采煤巷道侧倾斜，倾斜角度在2～5°；

在支撑柱靠采煤巷道侧设置短支柱6，短支柱的排距700mm～820mm；

在采空区顶板的岩体内设置有炮孔2，炮孔离矸石挡板10mm～150mm,并向采空区方向倾斜,以水平倾角65°～75°打入采空区顶板岩体内。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，巷道下帮中部的锚杆13水平设置；巷道下帮下部的锚杆13向下倾斜设置。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，巷道上帮的三排锚杆13分别打入巷道上帮的上部、中部与下部，巷道上帮下部的锚杆向下倾斜设置，巷道上帮的上部与中部的锚杆13水平设置。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，所述的垫板为木板，矸石挡板5为水泥板。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，所述的高支柱11与短支柱6均为单体液压支柱。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，所述的锚索长度为5500mm； 锚杆13长度为1800mm。

如上所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，具体为，所述的炮孔2深度为3500mm。

有益效果：

采用本实用新型对采空区巷道进行支护，实现了无巷旁充填沿空留巷，具有能消除充填体对下层邻近煤层的应力集中，降低下层煤开采困难，缓解采掘关系、简化施工工艺等诸多优点。采用本技术后，沿空留巷顶板变形量较小，施工工艺简单，施工速度快，从而有利于薄煤层的安全高效回采。

采用本技术后，巷道变形量很小，在矿压稳定阶段40m后，巷道高度基本不变，说明切顶卸压预裂爆破成效较好。

本技术实施过程中，采用的水泥背板成本很低，工字钢可以采用废旧钢轨制作，在巷道变形稳定后，单体液压支柱可回收再次利用。因此，整个沿空留巷的成本是非常低的，有利于节约生产成本。

附图说明

图1本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型切顶卸压设施设置结构图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例的对采空区切顶卸压的安全支护装置包括两部分，分别是：1、设置在采煤巷道12内的加强支护设施；2、设置在采空区1内的切顶卸压设施。

一、设置在采煤巷道12内的加强支护设施为：

在采煤巷道12内设置有三排高支柱11，高支柱直立支撑在巷道底板10与巷道顶板7之间；在高支柱顶端与巷道顶板之间设置横梁8，横梁为钢梁或木梁均可，本实施例选择用木梁，因为在巷道顶板有微量变形时，木梁具有一定的缓冲作用。高支柱11为单体液压支柱，高支柱分布在采煤巷道中，设置在巷道下帮处的高支柱离巷道下帮300mm，设置在采煤巷道中部的高支柱离巷道上帮1300mm，设置在巷道上帮处的高支柱离巷道上帮300mm。设置在巷道上帮处的高支柱排距为800mm，所谓的排距是指：顺采煤巷道长度方向的间距。设置在巷道下帮与巷道中部处的高支柱排距为1600mm。

在巷道下帮设置有两排锚杆13，锚杆排距2900mm，并分别打入巷道下帮的中部与下部。巷道下帮中部的锚杆13水平设置，下部的锚杆向下倾斜。

在巷道上帮分布有三排锚杆13，锚杆排距1400mm，并分别打入巷道上帮的上部、中 部与下部，巷道上帮下部的锚杆向下倾斜设置，上部与中部的锚杆水平设置。

上述锚杆长度均为1800mm。

在巷道顶板设置有两排锚索3，其中一排打入巷道顶板的中部，排距为2700mm；另一排靠近巷道上帮，排距1450mm；上述的锚索长度为5500mm。

二、设置在采空区1内的切顶卸压设施。

如图2所示，切顶卸压设施设置在靠近巷道上帮处，其结构包括短支柱6、支撑柱4、矸石挡板5；短支柱6为单体液压支柱，矸石挡板5为水泥板。支撑柱为工字钢，并支撑在采空区顶板与采空区底板之间，支撑柱顶端与采空区顶板之间设置垫板，垫板为木板；在支撑柱靠采空区侧设置矸石挡板5，在支撑柱靠采煤巷道侧设置短支柱6。在采空区顶板上设置有炮孔2，炮孔2深度为3500mm，炮孔离矸石挡板80mm,炮孔在岩体内向采空区方向倾斜，即水平倾角70°打入采空区顶板岩体内。

矸石挡板5与支撑柱4向采煤巷道侧倾斜，倾斜角度在4°。

短支柱的排距800mm，水泥挡板为连续性的拼接搭建，支撑柱的排距为400mm。支撑柱采用废旧钢轨制作而成。

本实用新型设置在近距离倾斜煤层的开采条件下，所谓近距离是指在该开采煤层的下方有另一煤层待开采，如果煤层的顶板没有管控好，在沿空留巷过程中顶板的压力过大，会影响下方煤层的开采。在采煤巷道12的左侧为刚开采完的采空区1，在采煤巷道的右侧为本煤层的下一采区9。沿空留巷的目的为：将采煤巷道12作为本采区的机巷使用后，能留作下一采区9的风巷，进行通风使用。因此，在具体开采过程中，需要作好巷道支护，安全完成沿空留巷。

本实用新型的搭建方过程为：在采煤工作面没有到达之前，先在采煤巷道内搭设好高支柱、巷道顶板的锚索，巷道上帮、巷道下帮的锚杆。在采煤工作面经过后，随即开出炮孔，装填炸药，并搭建好水泥背板、支撑柱4(废旧钢轨)、短支柱。在采煤工作面离开40米后，放炮，切顶卸压。采空区顶板的矸石垮落后，由水泥背板与支撑柱进行阻挡，防止窜入采煤巷道内。切顶卸压完成后，可以拆除所有的单体液压支柱(高支柱、短支柱)。

上述为示例性说明，不代表本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.对采空区切顶卸压的安全支护装置，由设置在采煤巷道(12)内的加强支护设施，与设置在采空区(1)内的切顶卸压设施构成，切顶卸压设施设置在靠近巷道上帮处；其特征在于，

所述的加强支护设施为：在采煤巷道(12)内设置有三排高支柱(11)，高支柱直立支撑在巷道底板(10)与巷道顶板(7)之间；在高支柱顶端与巷道顶板之间设置横梁(8)；在巷道下帮设置有两排锚杆(13)，分别打入巷道下帮的中部与下部；在巷道顶板设置有两排锚索(3)，其中一排打入巷道顶板的中部，另一排靠近巷道上帮；在巷道上帮分布有三排锚杆(13)；巷道上帮的三排锚杆分别打入巷道上帮的上部、中部与下部，巷道上帮下部的锚杆向下倾斜设置，巷道上帮的上部与中部的锚杆水平设置；

所述的切顶卸压设施包括短支柱(6)、支撑柱(4)、矸石挡板(5)；支撑柱为工字钢，排距为300mm～500mm，并支撑在采空区顶板与采空区底板之间，支撑柱顶端与采空区顶板之间设置垫板；

在支撑柱靠采空区侧设置矸石挡板(5)，矸石挡板(5)与支撑柱(4)向采煤巷道侧倾斜，倾斜角度在2～5°；

在支撑柱靠采煤巷道侧设置短支柱(6)，短支柱的排距700mm～820mm；

在采空区顶板的岩体内设置有炮孔(2)，炮孔离矸石挡板10mm～150mm,并向采空区方向倾斜,以水平倾角65°～75°打入采空区顶板岩体内；炮孔(2)深度为3500mm。

2.如权利要求1所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，其特征在于，巷道下帮中部的锚杆水平设置；巷道下帮下部的锚杆(13)向下倾斜设置。

3.如权利要求1所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，其特征在于，所述的垫板为木板，矸石挡板(5)为水泥板。

4.如权利要求1所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，其特征在于，所述的高支柱(11)与短支柱(6)均为单体液压支柱。

5.如权利要求1所述的对采空区切顶卸压的安全支护装置，其特征在于，所述的锚索长度为5500mm；锚杆长度为1800mm。