一种隔绝工作面支承压力的回采巷道围岩控制方法技术

本发明专利技术公开了一种隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法，包括如下步骤：1）在工作面上顺槽、下顺槽开挖后，对巷道围岩进行支护；2）监测巷道围岩变形情况，当巷道围岩变形趋于稳定时，采用位于工作面侧交替布置的液压切顶支柱和单体液压支柱支撑顶板，然后在上顺槽、下顺槽帮部与顶板夹角处切割顺槽工作面侧的切割直接顶与基本顶，将上顺槽、下顺槽顶板与工作面顶板沿切割缝切断；3）监测液压切顶支柱应力大小变化，当顶板围岩应力分布趋于稳定后，移除液压切顶支柱；4）重复步骤1）‑3），直至上顺槽、下顺槽全巷顶板切割完成。本发明专利技术通过将工作面煤层顶板与上顺槽、下顺槽顶板分割，弱化了支承压力对巷道围岩的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种隔绝工作面支承压力的回采巷道围岩控制方法
本专利技术涉及一种煤矿回采巷道围岩控制方法，特别涉及一种隔绝工作面支承压力的回采巷道围岩控制方法。
技术介绍
在煤层开采过程中，周边围岩应力重新分布，此时作用在煤层、矸石与岩层上的垂直压力称为支承压力，支承压力会随着回采工作面的推进不断移动。受工作面回采过程中支承压力的影响，上、下顺槽顶板区域的围岩压力增大，极易引发煤矿灾害问题。对于浅部煤炭资源的开采，为了控制工作面回采过程中的支承压力对上、下顺槽的影响，通常使用锚杆、锚索与单体液压支柱等支护方式控制巷道围岩变形，但随着煤矿开采逐渐向深部发展，支承压力在原岩应力的基础上成倍增加，致使上、下顺槽大范围冒顶与压架事故发生频率迅速增加，现有支护方式对围岩大变形已难以有效控制，巷道维护成本居高不下，严重影响煤矿的正常安全生产。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种能够阻止工作面回采过程中的支承压力向上、下顺槽顶板区域移动，弱化了支承压力对巷道围岩的影响的隔绝工作面支承压力的回采巷道围岩控制方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法，包括如下步骤：1）在工作面上、下顺槽开挖后，采用锚杆、锚索或锚网对巷道围岩进行支护；2）监测巷道围岩变形情况，当巷道围岩变形趋于稳定时，采用液压切顶支柱和单体液压支柱支撑顶板，液压切顶支柱和单体液压支柱位于工作面侧交替布置；然后切割顺槽工作面侧顶板，切割缝布置在上顺槽、下顺槽帮部与顶板夹角处，切割直接顶与基本顶；将上顺槽、下顺槽顶板与工作面顶板沿切割缝切断；3）监测液压切顶支柱应力大小变化，当顶板围岩应力分布趋于稳定后，移除液压切顶支柱，保留单体液压支柱继续支撑顶板；4）重复步骤1）-3），直至上顺槽、下顺槽全巷顶板切割完成，此时的工作面煤层顶板与上、下顺槽顶板被切割成两个独立的块体。上述的隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法中，步骤2）中利用爆破方式切割顺槽工作面侧顶板，切割缝与铅垂线夹角0°~5°，偏向工作面侧布置。上述的隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法中，步骤2）中切割形成的切割缝为近似六面体的空隙，能阻止工作面回采过程中的支承压力向上、下顺槽顶板区域转移。上述的隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法中，步骤1）中在工作面上顺槽、下顺槽开挖后进行支护时，锚杆或锚索的锚固端锚入基本顶岩层内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过将工作面煤层顶板与上顺槽、下顺槽顶板分割，阻止工作面回采过程中的支承压力向上、下顺槽顶板区域移动，弱化了支承压力对巷道围岩的影响；2、本专利技术的切割缝布置在上顺槽、下顺槽帮部与顶板夹角处，与铅垂线夹角0°~5°，偏向工作面侧布置，使工作面煤层顶板块体位于切割面下方，上顺槽、下顺槽顶板块体位于切割面上方，弱化了工作面推进方向超前支承压力对巷道围岩的影响；3、本专利技术切割直接顶与基本顶，使位于上顺槽、下顺槽的直接顶与基本顶依旧完整，形成悬臂梁结构，能够确保顶板下方人员和机械设备的安全。附图说明图1为煤矿常规开采方法示意图。图2为服务期间的巷道围岩变形曲线示意图。图3为本专利技术步骤1）的施工图。图4是本专利技术步骤2）的施工图。图5是本专利技术步骤3）的施工图。图6为本专利技术顶板切割后采空区示意图。图7为本专利技术切割前支承压力分布示意图。图8为本专利技术切割后支承压力分布示意图。图中:1——工作面煤层，2——直接顶，3——基本顶，4——开采方向，5——锚杆，6——单体液压支柱，7——工作面，8——充填物，9——支承压力曲线，10——下顺槽，11——上顺槽，12——切割缝，13——顶板块体，14——煤柱，15——锚网，16——巷道变形曲线，17——液压切顶支柱，18——挡矸支护。具体实施方式下面结合附图和实施方案对本专利技术作进一步的说明。如图3-5所示，本专利技术包括如下步骤：1）在工作面上顺槽11、下顺槽10开挖后，采用锚杆5（或锚索）与锚网15等对巷道围岩进行及时支护，锚杆5（或锚索）的锚固端必需锚入基本顶3岩层内。2）通过监测巷道围岩变形获取其变形曲线16，当巷道围岩变形进入稳定期后，采用液压切顶支柱17和单体液压支柱6支撑顶板，液压切顶支柱17和单体液压支柱6位于工作面侧交替布置。然后利用爆破等方式切割上顺槽、下顺槽的位于工作面7侧的直接顶2、基本顶3，切割缝12布置在上顺槽11、下顺槽10帮部与直接顶2、基本顶3夹角处，与顶板铅垂线夹角a偏向工作面7侧布置，施工角度及间距可依据工程顶板岩性进行调整。3）监测液压切顶支柱17应力大小变化情况，当顶板围岩应力分布趋于稳定后，移除液压切顶支柱17，保留单体液压支柱6继续支撑顶板。4）重复步骤1）-3），直至上顺槽11、下顺槽10全巷的直接顶2、基本顶3切割工作完成，此时工作面煤层顶板与上顺槽11、下顺槽10的顶板被分割为两个独立的顶板块体13。顶板块体13包括切割后的工作面7与上顺槽11、下顺槽10上方的直接顶2、基本顶3。切割过程中，切割缝12切割直接顶2与基本顶3，将上顺槽11、下顺槽10的顶板2、3与工作面7顶板沿切割缝12切断，使工作面7顶板块体13位于切割缝12下方，上顺槽11、下顺槽10顶板块体13位于切割缝12上方。本专利技术中切割缝12角度a为0~5°，液压切顶支柱17和单体液压支柱6为间隔布置，实际工程中的施工角度及间距，可根据工程岩体岩性进行适当调整。本专利技术中涉及的切割方式、监测手段，依靠现有技术能达到本专利技术要求，在此不作介绍。如图6所示，随着工作面煤层1的开采、直接顶2塌落、充填物8填充，基本顶3断裂，位于上顺槽11、下顺槽10上方的直接顶2与基本顶3依旧完整，顶板形成悬臂梁结构，锚入基本顶3的锚杆5（或锚索）、锚网15与单体液压支柱16依旧保留支护强度，能够确保顶板下方人员和机械设备的安全。如图7、8所示，支承压力曲线9中，H表示上覆岩层的厚度，r表示上覆岩层平均容重，K表示集中系数。K受开采推进步距等因素影响，大多数情况下取值2.5；H受埋深影响明显，表明埋深越大，支承压力越大。对比切割前后上顺槽11、下顺槽10的支承压力，切割后顶板峰值强度由KrH降为rH，弱化了工作面煤层1的回采开采过程中的支承压力对上顺槽11、下顺槽10巷道顶板围岩的影响。本专利技术的工作原理如下：利用由下至上、具有一定角度（0°~5°）的切割缝12，使上顺槽11、下顺槽10上部的直接顶2、基本顶3与工作面煤层1上部的直接顶2、基本顶3分割开来，从而隔绝开采过程中，上顺槽、下顺槽巷道因工作面推进导致的支承压力加载作用的影响。另一方面，将锚杆5（或锚索）锚固端锚入基本顶3岩层内，使直接顶2由锚杆5（或锚索）、煤柱14与单体液压支柱6支撑，再铺设锚网15防止碎石掉落，形成有效的回采巷道围岩控制系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法，包括如下步骤：1）在工作面上顺槽、下顺槽开挖后，采用锚网与锚杆或锚索对巷道围岩进行支护；2）监测巷道围岩变形情况，当巷道围岩变形趋于稳定时，采用液压切顶支柱和单体液压支柱支撑顶板，液压切顶支柱和单体液压支柱位于工作面侧交替布置；然后切割顺槽工作面侧顶板，切割缝布置在上顺槽、下顺槽帮部与顶板夹角处，切割直接顶与基本顶；将上顺槽、下顺槽顶板与工作面顶板沿切割缝切断；3）监测液压切顶支柱应力大小变化，当顶板围岩应力分布趋于稳定后，移除液压切顶支柱，保留单体液压支柱继续支撑顶板；4）重复步骤1）‑3），直至上顺槽、下顺槽全巷顶板切割完成，此时的工作面煤层顶板与上、下顺槽顶板被切割成两个独立的块体。

【技术特征摘要】
1.一种隔绝工作面支承压力的煤矿回采巷道围岩控制方法，包括如下步骤：1）在工作面上顺槽、下顺槽开挖后，采用锚网与锚杆或锚索对巷道围岩进行支护；2）监测巷道围岩变形情况，当巷道围岩变形趋于稳定时，采用液压切顶支柱和单体液压支柱支撑顶板，液压切顶支柱和单体液压支柱位于工作面侧交替布置；然后切割顺槽工作面侧顶板，切割缝布置在上顺槽、下顺槽帮部与顶板夹角处，切割直接顶与基本顶；将上顺槽、下顺槽顶板与工作面顶板沿切割缝切断；3）监测液压切顶支柱应力大小变化，当顶板围岩应力分布趋于稳定后，移除液压切顶支柱，保留单体液压支柱继续支撑顶板；4）重复步骤1）-3），直至上顺槽、下顺槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，王卫军，易帅，余伟健，彭文庆，吴海，彭刚，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43