一种小煤柱沿空巷道支护结构及其支护方法技术

本发明专利技术属于煤矿巷道支护技术领域，特别涉及一种小煤柱沿空巷道支护结构及其支护方法，其中支护结构包括实体煤帮支护单元和小煤柱煤帮支护单元；实体煤帮支护单元包括多个实体煤帮锚杆和多个实体煤帮锚索；小煤柱煤帮支护单元包括多个小煤柱煤帮锚杆、弓形网架以及多个巷道顶板锚杆。还涉及一种支护方法，首先将小煤柱一侧的巷道壁掘成弧顶向外的曲边，将实体煤一侧巷道壁掘成直立墙壁，然后制备弓形钢筋网架，再在弓形钢筋网架的外侧，制作一个与网架匹配的密封袋，最后用泵向密封袋内填充充填体。本发明专利技术结构简单易制作，并且支护方法也渐变，降低了企业生产成本，应用前景更广。

Supporting structure and supporting method for small coal pillar gob side entry

The invention belongs to the technical field of coal mine roadway support, in particular relates to a small coal pillar gob-side roadway support structure and its support method, wherein the support structure comprises a solid coal pillar support unit and a small coal pillar coal pillar support unit; the solid coal pillar support unit comprises a plurality of solid coal pillar bolts and a plurality of solid coal pillar bolts; and the small coal pillar coal pillar support unit comprises a plurality of solid coal pillar bolts and a plural The supporting unit consists of multiple small coal pillars, coal bolting, arch net and many roof bolts. The invention also relates to a supporting method, in which the roadway wall on one side of the small coal pillar is first excavated into a curved edge of the arc top outward, the roadway wall on the other side of the solid coal is excavated into a vertical wall, and then the arch-shaped steel mesh frame is prepared, and then a sealing bag matching the mesh frame is made on the outer side of the arch-shaped steel mesh frame, and finally the filling body is filled into the sealing bag by a pump. . The structure of the invention is simple and easy to manufacture, and the supporting method is gradually changed, the production cost of the enterprise is reduced, and the application prospect is wider.

【技术实现步骤摘要】
一种小煤柱沿空巷道支护结构及其支护方法
本专利技术属于煤矿巷道支护
，具体地说涉及一种小煤柱沿空巷道支护结构及其支护方法。
技术介绍
由于无煤柱护巷技术既能提高采区资源回收率，又能降低巷道维护难度和成本，因此在世界各国都开展了研究。其中，沿空掘巷的应力环境和维护条件均优于沿空留巷。而采用沿空掘巷维护巷道时，巷道周围煤体的稳定性是保证工作安全的重要因素。留小煤柱沿空掘巷，一般位于相邻工作面回采后侧向残余支承压力区，巷道掘进时受到侧向支承压力的二次扰动，在本工作面开采时，还会受到来自本工作面强烈的采动影响，塑性破坏程度大。现有支护方法的首要技术支撑是确定沿空煤柱的合理尺寸，用足够的煤柱宽度确保其自身稳定性和对巷道顶板的支撑，因而，煤柱尺寸的不同对巷道围岩应力状态和围岩完整性的影响较为显著。而且，现有的小煤柱沿空掘巷技术要求煤层本身必须要有一定的强度，顶板整体性和稳定性必须较高。因此，对于在煤层软弱，顶板破碎的条件，就需要留设较大尺寸的沿空煤柱，否则，巷道变形破坏相当严重，影响巷道的安全生产。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，专利技术人在长期实践中研究设计出一种小煤柱沿空巷道支护结构及其支护方法，只需要在沿空巷道里留设小煤柱支撑，提高了煤矿开采效率，提高了企业经济效益。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种小煤柱沿空巷道支护结构，包括实体煤帮支护单元和小煤柱煤帮支护单元。所述实体煤帮支护单元包括多个实体煤帮锚杆和多个实体煤帮锚索；所述实体煤帮锚杆和实体煤帮锚索相互之间不连接；所述小煤柱煤帮支护单元包括多个小煤柱煤帮锚杆、弓形网架以及多个巷道顶板锚杆；所述小煤柱煤帮锚杆与弓形网架的中下部连接，巷道顶板锚杆设置在弓形网架的顶部；所述弓形网架包括架力钢筋、受力钢筋、垂直箍筋以及斜拉箍筋；所述斜拉箍筋的一端与架力钢筋连接，另一端与受力钢筋连接；每四个所述垂直箍筋相互首尾相连构成一个梯形；所述架力钢筋设置在弓形网架左边网面上；所述受力钢筋设置在弓形网架右边网面上；所述架力钢筋与垂直箍筋相互垂直设置；所述受力钢筋与垂直箍筋相互垂直设置。进一步地，所述斜拉箍筋与架力钢筋焊接连接，斜拉箍筋与受力钢筋焊接连接。进一步地，所述架力钢筋有4根，所述受力钢筋有2根。进一步地，所述弓形网架为混凝土钢筋网架，由箍筋焊接而成，网架上有数个网格。进一步地，在所述弓形网架的外侧，设置有将弓形网架套住的密封袋。进一步地，所述密封袋为柔性模袋，密封袋上设有拉丝，密封袋内填充有充填体。进一步地，所述小煤柱煤帮锚杆尾部设有小煤柱煤帮锚杆托盘，巷道顶板锚杆的尾部设有巷道顶板锚杆托盘，托盘的尺寸均大于所述弓形网架的网格的尺寸。本专利技术还提供一种小煤柱沿空巷道支护方法，包括以下步骤：S1、在施工特厚煤层松软顶板下的小煤柱沿空巷道时，将小煤柱和松软破碎顶板一侧的巷道壁掘成弧顶向外的曲边，同时将实体煤一侧巷道壁掘成直立墙壁；S2、根据松软破碎顶板下沉压力和小煤柱扩容产生的水平挤压力，分别确定弓形钢筋网架的顶部、腿部和中间弯曲部位横断面尺寸大小以及配筋型号，制备弓形钢筋网架，其肩部抵靠在实体煤帮上，底部紧贴巷道底板；S3、在弓形钢筋网架的外侧，制作一个与网架匹配的密封袋；S4、采用泵向密封袋内填充充填体。进一步地，所述步骤S2中弓形网架，在弓形钢筋网架的肩部制作一个增大受力面的靠肩，在网架腿底部制作一个增大受力面的扩脚。进一步地，所述步骤S3中的密封袋为柔性模袋，将弓形钢筋网架套在柔性模袋之中，然后用缝制在柔性模袋上的拉丝将柔性模袋口封住；所述步骤S4中的充填体为混凝土。本专利技术的有益效果是：(1)采用实体煤帮支护和小煤柱煤帮支护相结合设计，并且将弓形网架的网面利用锚杆完全贴合在小煤柱煤帮和巷道顶板的煤壁上，同时，利用弓形网架的靠肩紧靠实体煤帮以及利用弓形网架的扩脚紧贴巷道底板，给网架以有效支撑，可以使弓形网架为小煤柱煤帮和巷道顶板提供可靠的支撑力，防止小煤柱煤帮和巷道顶板垮塌，降低了生产风险，提高了企业的经济效益。(2)通过对小煤柱沿空巷道的松软破碎顶板载荷与小煤柱扩容水平挤压力的计算，合理设计弓形钢筋网架的形式和参数，对巷道围岩进行有效支撑，并且在弓形网架外套一层密封袋，向内注入混凝土制成混凝土弓形钢筋网架，有效提高了网架对煤帮的支撑力，并且充填方法简单，降低支护成本，应用前景更广。附图说明图1是本专利技术的小煤柱沿空巷道支护结构的整体示意图；图2是本专利技术的弓形网架的结构示意图；图3是本专利技术弓形网架A-A剖面的示意图；图4是本专利技术弓形网架B-B剖面的示意图。附图中：10-实体煤帮支护单元、20-小煤柱煤帮支护单元、11-实体煤帮锚杆、12-实体煤帮锚索、21-小煤柱煤帮锚杆、211-小煤柱煤帮锚杆托盘、22-弓形网架、23-巷道顶板锚杆、231-顶板锚杆托盘、221-架力钢筋、222-受力钢筋、223-垂直箍筋、224-斜拉箍筋、225-密封袋、226-扩脚、227-靠肩、30-小煤柱沿空巷道、40-充填体、50-松软破碎顶板、60-矸石、70-周围煤体。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施方式中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本专利技术创造。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面结合附图和较佳的实施例对本专利技术作进一步说明。参见图1，是本专利技术的小煤柱沿空巷道支护结构的整体示意图，图中左边是采空区，填充有矸石60替代原有的煤体，中间部分的上面是松软破碎顶板50，下面是小煤柱沿空巷道30，右边部分的上面也是松软破碎顶板50，下面是沿空巷道的周围煤体70。本专利技术实施例提供的小煤柱沿空巷道支护结构，分别设置在中间部分沿空巷道内和周围煤体70处，包括实体煤帮支护单元10和小煤柱煤帮支护单元20两个部分。实体煤帮支护单元10包括多个实体煤帮锚杆11和多个实体煤帮锚索12，实体煤帮锚杆11比实体煤帮锚索12短，实体煤帮锚杆11和实体煤帮锚索12分散插入沿空巷道的周围煤体70内，并且相互之间不连接。实体煤帮锚杆11和实体煤帮锚索12插入煤体内形成的角度，需要根据具体实施时的情况确定。将实体煤帮锚杆11和实体煤帮锚索12配合插入煤体后，用来承受煤体内部的重力或由于湿度温度变化时产生的应力，进而紧固住沿空巷道周围的煤体，防止煤体垮塌或散落造成不必要的事故。参见图1～图4，小煤柱煤帮支护单元20包括多个小煤柱煤帮锚杆21、弓形网架22以及多个巷道顶板锚杆23。小煤柱煤帮锚杆21与弓形网架22的中下部连接，巷道顶板锚杆23设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小煤柱沿空巷道支护结构，包括实体煤帮支护单元(10)和小煤柱煤帮支护单元(20)，所述实体煤帮支护单元(10)包括多个实体煤帮锚杆(11)和多个实体煤帮锚索(12)；所述实体煤帮锚杆(11)和实体煤帮锚索(12)相互之间不连接；其特征在于，所述小煤柱煤帮支护单元(20)包括多个小煤柱煤帮锚杆(21)、弓形网架(22)以及多个巷道顶板锚杆(23)；所述小煤柱煤帮锚杆(21)与弓形网架(22)的中下部连接，巷道顶板锚杆(23)设置在弓形网架(22)的顶部；所述弓形网架(22)包括架力钢筋(221)、受力钢筋(222)、垂直箍筋(223)以及斜拉箍筋(224)；所述斜拉箍筋(224)的一端与架力钢筋(221)连接，另一端与受力钢筋(222)连接；每四个所述垂直箍筋(223)相互首尾相连构成一个梯形；所述架力钢筋(221)设置在弓形网架(22)左边网面上；所述受力钢筋(222)设置在弓形网架(22)右边网面上；所述架力钢筋(221)与垂直箍筋(223)相互垂直设置；所述受力钢筋(222)与垂直箍筋(223)相互垂直设置。

【技术特征摘要】
1.一种小煤柱沿空巷道支护结构，包括实体煤帮支护单元(10)和小煤柱煤帮支护单元(20)，所述实体煤帮支护单元(10)包括多个实体煤帮锚杆(11)和多个实体煤帮锚索(12)；所述实体煤帮锚杆(11)和实体煤帮锚索(12)相互之间不连接；其特征在于，所述小煤柱煤帮支护单元(20)包括多个小煤柱煤帮锚杆(21)、弓形网架(22)以及多个巷道顶板锚杆(23)；所述小煤柱煤帮锚杆(21)与弓形网架(22)的中下部连接，巷道顶板锚杆(23)设置在弓形网架(22)的顶部；所述弓形网架(22)包括架力钢筋(221)、受力钢筋(222)、垂直箍筋(223)以及斜拉箍筋(224)；所述斜拉箍筋(224)的一端与架力钢筋(221)连接，另一端与受力钢筋(222)连接；每四个所述垂直箍筋(223)相互首尾相连构成一个梯形；所述架力钢筋(221)设置在弓形网架(22)左边网面上；所述受力钢筋(222)设置在弓形网架(22)右边网面上；所述架力钢筋(221)与垂直箍筋(223)相互垂直设置；所述受力钢筋(222)与垂直箍筋(223)相互垂直设置。2.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空巷道支护结构，其特征在于，所述斜拉箍筋(224)与架力钢筋(221)焊接连接，斜拉箍筋(224)与受力钢筋(222)焊接连接。3.根据权利要求2所述的一种小煤柱沿空巷道支护结构，其特征在于，所述架力钢筋(221)有4根，所述受力钢筋(222)有2根。4.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空巷道支护结构，其特征在于，所述弓形网架(22)为混凝土钢筋网架，由箍筋焊接而成，网架上有数个网格。5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊鹏，张照允，王九红，代进，胡兰田，赵延冰，罗广利，赵连涛，谢安军，高鑫，张全明，徐国栋，
申请(专利权)人：兖州煤业股份有限公司，兖矿集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37