一种煤矿巷道掘进及支护方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿井下巷道掘进及支护方法，主要是为了解决三软厚煤层回采工作面切眼掘进时，顶板围岩松软破碎，巷道成型困难，进而影响掘进安全和速度等难题。本发明专利技术方法是将整个切眼空间挖掘分为破顶形成第一通道、卧底形成第二通道和向待采煤体侧扩帮形成第三通道共三个阶段，本发明专利技术能够很好的适应顶板极为松软破碎的厚煤层工作面大断面切眼顶板软弱破碎的特点，有效防止顶板冒顶事故的发生。

Coal mine roadway driving and supporting method

The invention discloses a coal mine underground roadway excavation and support method, is mainly to solve the drilling of three soft thick coal seam face, soft and broken roof rock, roadway forming difficulties, thereby affecting the driving safety and speed and other problems. The method of the invention is to cut the whole space mining is divided into broken top form the first channel, second channel and undercover to be mining side a total of three stages of expansion into third channels, the invention can well adapt to the characteristics of extremely thick coal seam roof of large section face soft broken roof soft broken and effectively prevent the occurrence of roof falling accident.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿巷道掘进及支护方法
本专利技术涉及一种煤矿巷道掘进及支护方法，适应顶板极为松软破碎的厚煤层工作面大断面切眼掘进和支护。
技术介绍
我国煤矿开采机械化程度和应用范围逐步提高，工作面切眼高度和宽度不断增大，一般采用导硐扩帮二次成巷的掘进方式，二次扩帮成巷中易造成切眼冒顶事故，尤其是在顶板极为松软破碎的厚煤层工作面切眼中冒顶事故频发。因此，保证顶板极为松软破碎的厚煤层工作面切眼的安全掘进和围岩稳定具有重大经济意义和社会意义。目前，掘进工作面切眼的主要方法是导硐扩帮二次成巷法，使用该方法掘进切眼时，虽然先掘进一个断面较小的导硐，然后再进行大深度的扩帮形成切眼，但仍未彻底消除切眼冒顶的安全隐患。其中一个主要原因是：由于切眼宽度往往较大，宽度成为切眼围岩稳定的主控因素，目前的导硐扩帮二次成巷法只是推迟了大宽度形成的时间，没有考虑消除大宽度切眼的挠曲和压曲效应，二次扩帮切眼形成后，导致切眼顶板软弱破碎煤岩体冒落。煤岩体注浆加固是解决巷道顶板煤岩体有效手段之一，但受限制于切眼预注浆工程量大、顶板注浆效果差、成本高等因素，未能大范围推广应用。综上，现有的切眼掘进方法表现出以下几个问题：1)现有切眼掘进技术不能达到很好的防止顶板软弱破碎煤岩体冒顶的目的；2)现有切眼预注浆技术工程量大、安全隐患大、顶板注浆效果差、成本高；3)二次扩帮过程中，顶板支护难度大，安全隐患严重，切眼掘进速度慢；4)无法消除切眼顶板挠曲效应和大跨度压曲效应，始终存在冒顶的隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矿巷道掘进及支护方法，以克服现有技术中的问题，本专利技术能够很好的适应顶板极为松软破碎的厚煤层工作面大断面切眼顶板软弱破碎的特点，有效防止顶板冒顶事故的发生。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种煤矿巷道掘进及支护方法，将整个切眼施工分为破顶形成第一通道、卧底形成第二通道以及向待采煤体侧扩帮形成第三通道三个阶段，具体包括以下步骤：步骤一：以距离煤层底板高度H的通道分界面为第一通道的底面基础，超挖部分煤层顶板，掘进形成第一通道，掘进过程中对第一通道进行支护，其中H为第二通道的高度；步骤二：对第一通道待采煤体侧的巷道帮部进行注浆加固和加强支护；步骤三：以煤层底板为底面基础，以通道分界面为顶面边界掘进第二通道，并对第二通道两帮进行支护；步骤四：对第二通道待采煤体侧进行扩帮，即掘进形成第三通道，并对第三通道进行联合支护，即形成由第一通道、第二通道和第三通道组成的切眼。进一步地，步骤一中超挖部分煤层顶板具体为：将煤层上方赋存的伪顶和软弱直接顶挖除，以稳定直接顶作为第一通道的顶板。进一步地，步骤一中对第一通道进行支护具体为：对第一通道顶板总体采用锚杆、锚索、金属网以及钢带联合支护技术；对第一通道两帮总体采用锚杆、锚索、金属网以及钢筋梯子梁联合支护技术，其中锚索紧跟掘进迎头施工。进一步地，步骤二中注浆材料为超聚混凝土，加强支护方式为补打锚索进行加强支护。进一步地，步骤三中对第二通道两帮进行锚网支护，其中待采煤体侧帮采用可回收锚杆进行支护。进一步地，步骤四中对第三通道进行联合支护前，先对第三通道的顶板进行注浆加固，并对第三通道的侧方和下方进行锚索补强支护。进一步地，步骤四中对第三通道的待采煤体侧帮采用锚杆及双抗网进行联合支护，第三通道的顶板采用锚杆、锚索、金属网以及钢带进行联合支护，其中锚索紧跟掘进迎头施工。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术针对顶板极为松软破碎的厚煤层工作面大断面切眼顶板自稳性能差、承载能力差和跨度大等特点，采用一种新的巷道掘进及支护方法。该方法可以大大降低不稳定大跨度顶板的挠曲效应和压曲效应，从根本上改善了顶板的受力状态；该巷道掘进技术沿煤层底板掘进，较沿煤层顶板布置切眼方式，解决了回采过程中工作面需多个循环逐步下扎的过程，以及两巷端头与工作面标高不一的支护难题，不留底煤三角区，提高了煤炭采出率；相比较切眼掘前超前预注浆技术，该技术各工序相互交叉影响小，多工序可平行作业，施工速度快且安全可靠。本专利技术设计合理、安全可靠、施工速度快、推过应用前景广泛，可以大幅度提高顶板极为松软破碎的厚煤层工作面大断面切眼的安全水平和技术经济效益。进一步地，采用注化学浆液在侧面对第三通道顶板加固可以显著提高注浆效果，增强破碎煤岩层的整体稳定性，为工作面回采设备安装空间提供了成型基础和安全保障，具有显著的加固效果；在第三通道顶板锚网支护的基础上对其进行锚索补强支护，同时在其一侧也有锚索补强支护，整体加固效果好，围岩强度高。附图说明图1为第一通道支护断面图；图2为注浆锚杆结构示意图；图3为注浆系统设备布置示意图；图4为注浆施工工艺流程图；图5为第二通道支护断面图；图6为自旋锚杆结构示意图；图7为第三通道支护断面图；图中：1—第一通道；2—第二通道；3—第三通道；4—通道分界面；5—煤层底板；6—煤层顶板；7—螺纹钢锚杆；8—锚索；9—注浆锚杆；10—圆锥形端头；11—注浆锚杆杆体；12—出浆孔；13—挡圈；14—A组物料；15—B组物料；16—注浆泵；17—高压橡胶管；18—注射枪；19—封口器；20—可回收锚杆；21—挤压旋进锥头；22—自旋锚杆杆体；23—旋丝；24—预紧螺母；25—碟形托盘；26—围岩表面；27—玻璃钢锚杆。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：参见图1至图7，本专利技术的一种煤矿井下巷道掘进及支护方法，主要是为了解决三软厚煤层回采工作面切眼掘进时，顶板围岩松软破碎，巷道成型困难，进而影响掘进安全和速度等难题。本专利技术方法是将整个切眼空间挖掘分为破顶形成第一通道1、卧底形成第二通道2和向待采煤体侧扩帮形成第三通道3共三个阶段，包括以下步骤：步骤一：以距离煤层底板5一定距离(一定距离指第二通道2的高度)的通道分界面4为第一通道1的底面基础，超挖部分煤层顶板6，破除伪顶，掘进形成第一通道1，即将煤层上方赋存的伪顶和软弱直接顶挖除，以稳定性较好的直接顶为第一通道1的顶板，掘进过程中及时对第一通道1进行支护，顶板采用锚杆+锚索+金属网+钢带联合支护技术，两帮采用锚杆+锚索+金属网+钢筋梯子梁联合支护技术，均分步骤实施联合支护，其中锚索紧跟掘进迎头施工；步骤二：对第一通道1的工作面推进方向侧的巷道帮部进行注浆加固和加强支护，注浆材料为超聚混凝土，超聚混凝土由A组物料14和B组物料15组成，A组物料14和B组物料15均以无机材料为骨料，以多种树脂为黏结材料，兼具无机与有机高分子材料的特点，具有黏结性好、早期强度高、固化时间可调、安全性能高、成本低等优点，详见专利CNCN201110207625.1，加强支护方式为补打锚索8加强支护；其中化学注浆采用理论计算和数值模拟相结合的方法初步确定出注浆的各项参数，包括注浆孔的深度、注浆压力、注浆扩散半径、注浆时间、注浆孔间排距、注浆顺序和注浆锚杆单孔注浆量等，然后根据现场工程实践效果进行反馈分析，可对各项注浆参数进行优化；步骤三：以煤层底板5为底面基础，以通道分界面4为顶面边界掘进第二通道2，并及时对两帮进行锚网支护，其中待采煤体侧帮选用可回收锚杆10进行支护；步骤四：对第二通道2待采煤体侧进行扩帮，即掘进形成第三通道3，在对第三通道3顶板进行注浆加固的基础上，从侧方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿巷道掘进及支护方法，其特征在于，将整个切眼施工分为破顶形成第一通道(1)、卧底形成第二通道(2)以及向待采煤体侧扩帮形成第三通道(3)三个阶段，具体包括以下步骤：步骤一：以距离煤层底板(5)高度H的通道分界面(4)为第一通道(1)的底面基础，超挖部分煤层顶板(6)，掘进形成第一通道(1)，掘进过程中对第一通道(1)进行支护，其中H为第二通道(2)的高度；步骤二：对第一通道(1)待采煤体侧的巷道帮部进行注浆加固和加强支护；步骤三：以煤层底板(5)为底面基础，以通道分界面(4)为顶面边界掘进第二通道(2)，并对第二通道(2)两帮进行支护；步骤四：对第二通道(2)待采煤体侧进行扩帮，即掘进形成第三通道(3)，并对第三通道(3)进行联合支护，即形成由第一通道(1)、第二通道(2)和第三通道(3)组成的切眼。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿巷道掘进及支护方法，其特征在于，将整个切眼施工分为破顶形成第一通道(1)、卧底形成第二通道(2)以及向待采煤体侧扩帮形成第三通道(3)三个阶段，具体包括以下步骤：步骤一：以距离煤层底板(5)高度H的通道分界面(4)为第一通道(1)的底面基础，超挖部分煤层顶板(6)，掘进形成第一通道(1)，掘进过程中对第一通道(1)进行支护，其中H为第二通道(2)的高度；步骤二：对第一通道(1)待采煤体侧的巷道帮部进行注浆加固和加强支护；步骤三：以煤层底板(5)为底面基础，以通道分界面(4)为顶面边界掘进第二通道(2)，并对第二通道(2)两帮进行支护；步骤四：对第二通道(2)待采煤体侧进行扩帮，即掘进形成第三通道(3)，并对第三通道(3)进行联合支护，即形成由第一通道(1)、第二通道(2)和第三通道(3)组成的切眼。2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道掘进及支护方法，其特征在于，步骤一中超挖部分煤层顶板(6)具体为：将煤层上方赋存的伪顶和软弱直接顶挖除，以稳定直接顶作为第一通道(1)的顶板。3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道掘...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁国峰，陈通，黄克军，沈会初，乔懿麟，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61