一种工作面回撤通道高强度支护系统及方法技术方案

工作面预掘回撤通道或强矿压巷道高强度支护系统，包括若干个高强度支柱，高强度支柱呈圆柱状，直径为0.8‑1.0m，设置于工作面回撤通道内，回撤通道由通道副帮、通道顶板、通道正帮、通道底板构成；高强度支柱沿工作面布置方向，根据矿压显现强度在工作面回撤通道内设置单排(或两排)，每一排高强度支柱之间的间距均等，高强度支柱的承载强度Pc由下式确定：

A High Strength Supporting System and Method for Returning Passage in Working Face

The high-strength support system of pre-excavated withdrawal passage or roadway under strong rock pressure in working face includes several high-strength pillars, the high-strength pillars are cylindrical with a diameter of 0.8 1.0m, which are set in the withdrawal passage of working face. The withdrawal passage consists of the auxiliary side of the passage, the roof of the passage, the front side of the passage and the floor of the passage. The high-strength pillars are arranged along the working face, and are located in the working face according to the strength of rock pressure. A single row (or two rows) is arranged in the withdrawal passage, and the spacing between each row of high-strength pillars is equal. The bearing strength Pc of high-strength pillars is determined by the following formula:

【技术实现步骤摘要】
一种工作面回撤通道高强度支护系统及方法
本专利技术涉及一种工作面回撤通道高强度支护系统及方法。
技术介绍
对于综采工作面需要预掘回撤通道，以便于在开采至预定停采线时将综采设备进行回撤。但由于工作面前方存在超前支承压力，往往会在工作面临近回撤通道时造成空巷顶板垮塌，片帮、大范围冒顶、甚至压死支架等灾害。当揭露空巷时，由于支架后上方岩体向后运移，梁端的前两排锚杆很容易失效，如果下方的支护强度不够，支架前上方顶板容易整体切落、造成严重冒顶事故。因此，在工作面临近回撤通道时进行经济有效支护，避免空巷顶板冒顶，确保综采设备安全回撤，对于综采工作面安全生产至关重要，但目前依然没有经济有效方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种工作面回撤通道高强度支护系统及方法，能够有效解决回撤通道顶板支护问题，而且成本低廉，工艺简单。本专利技术采用的技术方案如下：工作面回撤通道高强度支护系统，包括若干个高强度支柱，高强度支柱呈圆柱状，直径为0.8-1.0m，设置于工作面回撤通道内，回撤通道由通道副帮、通道顶板、通道正帮、通道底板构成；高强度支柱沿工作面布置方向，在工作面回撤通道内设置一排，每一排高强度支柱之间的间距均等，高强度支柱的承载强度Pc由下式确定：其中，Rp是高强度支柱对通道顶板施加的点载荷，单位为N，H1为高强度支柱的间距，单位为m，q为通道顶板自身产生的均布载荷，单位为N/m，L为高强度支柱中心与通道副帮距离，单位为m，/为高强度支柱中心与通道正帮距离，单位为m，R为高强度支柱的半径，单位为m。在上述工作面回撤通道高强度支护系统中，高强度支柱包括充填材料层、塑形层和隔水层。高强度支柱还包括接顶层。所述充填层通过向所述塑形层注入充填材料后形成，所述隔水层紧贴所述塑形层内壁，与所述塑形层套接；所述充填层开始注入充填材料前，所述塑形层和接顶层悬吊于所述巷道顶板下方，所述塑形层下端与巷道底板完全接触，以避免充填材料外溢；在所述充填层停止注入充填材料后，向接顶层内也注入充填材料，使接顶层上方与所述巷道顶板接触并形成一定压力，下方与所述充填层接触并形成一定压力。在上述工作面回撤通道高强度支护系统中，充填材料层由新型高水速凝充填材料充填而成，新型高水速凝充填材料由甲料、乙料两种组分构成，甲料、乙料以重量比1∶1配合使用，甲料包括硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂和超缓凝剂混磨，乙料包括石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂。在上述工作面回撤通道高强度支护系统中，塑形层为波纹管，隔水层为聚酯隔水布。在上述工作面回撤通道高强度支护系统中，波纹管外周还套有钢带，钢带沿波纹管轴向均匀分布，钢带与波纹管带压接触。一种工作面回撤通道高强度支护方法，采用上述工作面回撤通道高强度支护系统进行支护，包括如下步骤：(a)确定通道顶板的均布载荷，顶板岩层密度按2500kg/m3确定，顶板岩层总体厚度按5m计算；(b)确定高强度支柱中心与通道副帮的距离、高强度支柱的半径和之间的间距，然后根据下式：确定出高强度支柱的承载强度Pc；(c)根据高强度支柱的承载强度Pc确定充填材料的配比，使得充填材料达到高强度支柱的承载强度Pc；(d)在通过充填材料配比无法达到高强度支柱的承载强度情况下，重新调整高强度支柱的半径，再次根据下式：重新确定出高强度支柱的承载强度Pc；(e)根据确定的高强度支柱的半径，选择相应半径的波纹管，按确定的高强度支柱的间距，并在一侧开设注料口，用以向波纹管内注入填充材料，采用聚酯隔水布制成筒状，套入波纹管内；(f)通过注浆泵站和井下注浆点向波纹管内注浆，使充填材料与通道顶板相接，对通道顶板形成支撑。在上述工作面回撤通道高强度支护方法中，步骤(f)具体的注浆工艺如下：(f1)建立注浆泵站和井下注浆点，将输料管路连接好，并在注料口用铁丝将隔水布筒的注浆孔与输料管路扎好；(f2)按照材料配比配料制浆，具体包括向搅拌桶内加水、加料、搅拌；(f3)泵送充填，在注浆泵和输料管路连接好后，先用清水试泵，待注浆泵工作正常并且管路连接不漏后，可以将泵连接两个搅拌桶，通过每组管路分别将甲、乙料送至井下注浆点；(f4)为保证充填密实，最后一组管路充填至充填包注料口出浆，用棉纱堵住注浆管再充填3-5min，充填管路带压、注料口漏浆后停止充填。在步骤(e)中，在通道底板上成型凹槽，使波纹管最下端伸入凹槽内，卧底找平。在步骤(f)中，波纹管悬吊于通道顶板下方，在波纹管最上端预留通道顶板变形空间，在波纹管和通道顶板之间悬吊柔模袋，对柔模袋带压注入充填材料，实现与波纹管和通道顶板充分接触，并形成一定压力。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供的工作面回撤通道高强度支护系统及方法，由于高强度支柱是在井下巷道合适的位置现场制作的，它可以用采煤机割碎，然后用皮带运出，便于安装和拆卸，作业的机械化程度非常高。高强度支柱所用的材料是高水速凝材料，是由远端泵送到需要支护的区域，通常是被泵入到一个充填袋中，充填袋是通过悬挂在顶板上形成一个空间来注满高水速凝材料，从而形成支撑柱，而充填袋是由一种纤维织物制成，它可以被折叠，很轻易的运送到井下，工艺简单。本专利技术提供的工作面回撤通道高强度支护系统及方法还有其他如下优点：1)操作灵活，可在任意地点架设；2)材料用量省，架设迅速，支护强度高；3)由于高强度支柱支护强度高，可将巷帮金属网剪去，避免缠绕采煤机滚筒。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术工作面回撤通道高强度支护系统的布置示意图；图2是本专利技术工作面回撤通道高强度支护系统中高强度支柱的结构示意图。图中标记为：1-高强度支柱，2-通道副帮，3-通道顶板，4-通道正帮，5-通道底板，101-充填层，102-塑形层，103-隔水层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1-2显示的是本专利技术工作面回撤通道高强度支护系统的优选实施例。工作面回撤通道高强度支护系统，包括若干个高强度支柱1，高强度支柱1呈圆柱状，半径为0.6-1.2m，设置于工作面回撤通道内，回撤通道由通道副帮2、通道顶板3、通道正帮4、通道底板5构成；高强度支柱1沿工作面布置方向，在工作面回撤通道内设置一排，每一排高强度支柱之间的间距均等，高强度支柱(1)的承载强度Pc由下式确定：其中，Rp是高强度支柱1对通道顶板3施加的点载荷，单位为N，H1为高强度支柱1的间距，单位为m，q为通道顶板3自身产生的均布载荷，单位为N/m，L为高强度支柱1中心与通道副帮2距离，单位为m，/为高强度支柱1中心与通道正帮4距离，单位为m，R为高强度支柱1的半径，单位为m。如果高强度支柱1设置两排，则相应调整上述公式即可。高强度支柱1包括充填层101、塑形层102和隔水层103。充填层101由新型ZKD型高水速凝充填材料充填而成，新型ZKD型高水速凝充填材料由甲料、乙料两种组分构成，甲料、乙料以重量比1∶1配合使用，甲料包括硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂和超缓凝剂混磨，乙料包括石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂。塑形层102为波纹管，隔水层103为聚酯隔水布。采用工作面回撤通道高强度系统的支护方法，包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.工作面回撤通道高强度支护系统，其特征在于：包括若干个高强度支柱(1)，高强度支柱(1)呈圆柱状，直径为0.8‑1.0m，设置于工作面回撤通道内，回撤通道由通道副帮(2)、通道顶板(3)、通道正帮(4)、通道底板(5)构成；高强度支柱(1)沿工作面布置方向，在工作面回撤通道内设置一排或两排，每一排高强度支柱之间的间距均等，高强度支柱(1)的承载强度Pc由下式确定：

【技术特征摘要】
1.工作面回撤通道高强度支护系统，其特征在于：包括若干个高强度支柱(1)，高强度支柱(1)呈圆柱状，直径为0.8-1.0m，设置于工作面回撤通道内，回撤通道由通道副帮(2)、通道顶板(3)、通道正帮(4)、通道底板(5)构成；高强度支柱(1)沿工作面布置方向，在工作面回撤通道内设置一排或两排，每一排高强度支柱之间的间距均等，高强度支柱(1)的承载强度Pc由下式确定：其中，Rp是高强度支柱(1)对通道顶板(3)施加的点载荷，单位为N，HI为高强度支柱(1)的间距，单位为m，q为通道顶板(3)自身产生的均布载荷，单位为N/m，L为高强度支柱(1)中心与通道副帮(2)距离，单位为m，I为高强度支柱(1)中心与通道正帮(4)距离，单位为m，R为高强度支柱(1)的半径，单位为m。2.根据权利要求1所述的工作面回撤通道高强度支护系统，其特征在于：高强度支柱(1)包括充填层(101)、塑形层(102)和隔水层(103)。3.根据权利要求2所述的工作面回撤通道高强度支护系统，其特征在于：所述充填层(101)由新型ZKD型高水速凝充填材料充填而成，新型ZKD型高水速凝充填材料由甲料、乙料两种组分构成，甲料、乙料以重量比1∶1配合使用，甲料包括硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂和超缓凝剂混磨，乙料包括石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂。4.根据权利要求3所述的工作面回撤通道高强度支护系统，其特征在于：所述塑形层(102)为波纹管，所述隔水层(103)为聚酯隔水布。5.一种工作面回撤通道高强度支护方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东攀，李春睿，徐刚，黄志增，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11