一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法技术

本发明专利技术提供了一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，涉及采矿工程技术领域，步骤包括：A.使用锚杆和锚索加强支护沿空留巷的巷道，巷旁设置单体液压支柱；B.在沿空留巷的巷道工作面超前位置布置内侧走向切顶线；C.随工作面回采同时加设锚杆和锚索，并布置外侧走向切顶线；D.计算组合岩梁的最大悬顶距，确定切顶步距，切顶步距小于最大悬顶距，工作面每推进超过切顶步距的距离布置倾向切顶线；E.组合岩梁下落形成巷帮，封堵巷帮和巷道顶板之间的缝隙；F.随工作面推进重复步骤B至E，巷道围岩稳定后撤出单体液压支柱，完成沿空留巷。该方法解决了薄煤层沿空留巷挡矸困难的技术问题，还具有巷帮完整，围岩变形量小等优点。

A gob-side entry retaining method of three-seam periodic roof-cutting self-forming roadway in transition support area

【技术实现步骤摘要】
一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法
本专利技术涉及采矿工程
，尤其是一种过渡支架支护区域三线切顶加固直接顶周期放落自成巷帮的沿空留巷方法。
技术介绍
随采深增加，长壁留煤柱开采的开采方法带来一系列问题，例如巷道掘进量大，采掘接替紧张，留设煤柱导致煤炭资源浪费，以及煤柱应力集中导致动力灾害等问题。通过沿空留巷开采技术可以有效解决上述问题，但是现在传统的沿空留巷通过巷旁充填或砌墙支护顶板，系统复杂，工艺繁琐，且巷旁充填体或墙体难以适应巷道围岩变形易发生损坏。现有的切顶成巷工艺在实施过程中，由于通过巷旁爆破或者水力压裂等方法切顶，切顶后利用巷道内部的锚杆锚索和单体液压支柱支护顶板，除去巷旁充填体或砌墙的方法，还有挡矸形成巷道的方法。这些切顶的方法顶板分层垮落碎矸容易涌入巷道，导致巷道内条件较差，另外上述方法挡矸困难，需要额外的进行锚杆锚固和矸石注浆密封，工作量大，成巷后也容易发生漏风，影响下一工作面的安全生产，因此需要对现有的沿空留巷技术作进一步的改进。
技术实现思路
为解决目前沿空留巷过程中挡矸困难，施工复杂的技术问题，本专利技术提供了一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，具体技术方案如下。一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，步骤包括：A.沿空留巷的巷道使用锚杆和锚索加强支护，巷旁设置单体液压支柱；B.在沿空留巷的巷道内，工作面的超前位置布置内侧走向切顶线；C.在工作面后方的过渡支架区布置外侧走向切顶线，内侧走向切顶线和外侧走向切顶线之间形成切顶区域，随工作面回采同时在切顶区域加设锚杆和锚索；D.计算组合岩梁的最大悬顶距，确定切顶步距，所述切顶步距小于最大悬顶距，工作面每推进超过切顶步距的距离布置倾向切顶线；E.组合岩梁下落形成巷帮，封堵巷帮和巷道顶板之间的缝隙；F.随工作面推进重复步骤B至E，巷道围岩稳定后撤出单体液压支柱，完成沿空留巷。优选的是，内侧走向切顶线布置在沿空留巷的巷道内，内侧走向切顶线从巷道内贯穿直接顶，到达基本顶；内侧走向切顶线的深度大于直接顶厚度MZ，所述直接顶厚度为：其中ha为采高，sa为岩梁实际沉降值，k为岩梁下部垮落岩层碎胀系数。优选的是，外侧走向切顶线从工作面顶板贯穿上覆岩层的厚度大于巷道的高度h，贯穿上覆岩层自下而上每层的厚度为c1、c2、c3···cn，外侧走向切顶线的切顶深度为H，根据公式：H>c1+c2+c3+···+cn>h，确定外侧走向切顶线的切顶深度。进一步优选的是，倾向切顶线的切顶深度等于外侧走向切顶线的切顶深度，倾向切顶线的切顶钻孔向采空区一侧倾斜且倾斜角度小于5°。进一步优选的是，外侧走向切顶线布置在工作面后方，内侧走向切顶线和外侧走向切顶线平行布置，内侧走向切顶线和外侧走向切顶线之间的距离为2.5～5m。优选的是，沿空留巷的巷道在工作面切眼位置布置第一条倾向切顶线，随工作面的推进间隔2～3m布置第二条倾向切顶线。优选的是，锚索贯穿软弱直接顶伸入坚硬直接顶，根据顶板岩层完整性调整支护密度。还优选的是，巷帮和巷道顶板之间的缝隙通过喷射膨胀泡沫或者喷浆进行填充封堵。本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术提供了一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，通过布置平行的内侧走向切顶线和外侧走向切顶线形成切顶区域，在切顶区域内布置倾向切顶线，将直接顶部分切下落至沿空留巷的巷道一侧形成巷帮，由于切顶区域提前设置锚杆和锚索，因此成巷的切顶部分完整，从而避免了大量矸石进入巷道，节省了挡矸等工序。(2)该方法还具有减少掘进工作面，从而缓解采掘接续紧张的问题，并且能够不留煤柱减少煤炭资源的浪费，防止煤柱应力集中，从而避免煤与瓦斯突出危险；由于该方法不需要进行巷旁充填和砌墙挡矸，仅需要在过渡支架区域进行切顶，从而增大了留巷的施工空间，留巷施工对工作面回采的影响较小。(3)本专利技术提供的沿空留巷方法通过三条切顶线切落直接顶，形成巷帮，切顶后切断了顶板的应力传递，有效的避免了采空区悬顶，改善了沿空留巷的应力环境，降低了沿空留巷围岩的围压，有效的控制了沿空留巷巷道的围岩变形量；另外本专利技术还具有工艺简单，施工效率高等优点。附图说明图1是沿空留巷的方法流程示意图；图2是沿空留巷工作面和巷道布置示意图；图3是图2的A-A截面示意图；图4是图2的B-B截面示意图；图5是切顶线布置位置示意图；图6是改进的切顶线布置情况示意图。图中：1-内侧走向切顶线；2-外侧走向切顶线；3-倾向切顶线；4-切眼；5-锚杆；6-锚索；7-直接顶；8-基本顶；9-采空区；10-过渡支架。具体实施方式结合图1至图6所示，本专利技术提供的一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，具体实施方式如下。实施例1一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法具体的施工步骤包括：步骤A.沿空留巷的巷道使用锚杆5和锚索6加强支护，巷旁设置单体液压支柱，进行临时支护，液压支柱采用特殊支架方便在顶板施工。步骤B.在沿空留巷的巷道内，工作面的超前位置，工作面过渡支架区域，布置内侧走向切顶线1，在巷道内施工可以超前工作面布置切顶线，主要是设置切顶钻孔。其中内侧走向切顶线1布置在沿空留巷的巷道内，内侧走向切顶线1从巷道内贯穿直接顶7，到达基本顶8，内侧走向切顶线1还可以向工作面一侧倾斜一定的角度，倾角应小于5°。另外，内侧走向切顶线1的深度大于直接顶厚度MZ，所述直接顶7厚度为：其中ha为采高，sa为岩梁实际沉降值，k为岩梁下部垮落岩层碎胀系数，直接顶厚度根据钻探资料和具体的施工钻孔资料，以及实际的开采情况，经过计算确定。步骤C.在工作面后方布置外侧走向切顶线2，外侧走向切顶线2在过渡支架控顶区布置，内侧走向切顶线1和外侧走向切顶线2之间形成切顶区域。切顶区域通过锚杆5和锚索6固定，固定的岩层形成组合岩梁，随工作面回采同时在切顶区域加设锚杆5和锚索6，在工作面过渡支架下开始施工锚杆5和锚索6，工作面推进后施工外侧走向切顶线2。外侧走向切顶线2从工作面顶板贯穿上覆岩层的厚度大于巷道的高度h，贯穿上覆岩层自下而上每层的厚度为c1、c2、c3···cn，外侧走向切顶线的切顶深度为H，根据公式：H>c1+c2+c3+···+cn>h，确定外侧走向切顶线2的切顶深度，根据切顶深度施工切顶钻孔。外侧走向切顶线2布置在工作面后方，内侧走向切顶线1和外侧走向切顶线2平行布置，内侧走向切顶线1和外侧走向切顶线2之间的距离2-3个液压支架，宽度大约为2.5～5m。在过渡支架10下方施工，布置的锚索贯穿软弱直接顶伸入坚硬直接顶，保证直接顶7形成较完整的组合岩梁，从而形成完整的巷帮，根据顶板岩层完整性调整锚杆和锚索的支护密度，当顶板岩性较差、分层多或裂隙发育时，增大支护密度；当顶板岩性较好、分层少且顶板完整时，减小锚杆锚索的支护密度。另外，如图6所示，倾向切顶线为折线，随着折线的内侧角的减小摩擦力逐渐增大，从而可以根据实际的施工情况调整折线的夹角，实现对顶板下落速度的控制，通过改进切顶线的布置方式，从而增大切顶后的接触面积，降低切顶的下落速度。步骤D.计算组合岩梁的最大悬顶距，确定切顶步距，具体的最大悬顶距可以根据开采数据实计算确定，也可以根据相连工作面的实际测量情况确定，还可以通过顶板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，其特征在于，步骤包括：A.沿空留巷的巷道使用锚杆和锚索加强支护，巷旁设置单体液压支柱；B.在沿空留巷的巷道内，工作面的超前位置布置内侧走向切顶线；C.在工作面后方的过渡支架区布置外侧走向切顶线，内侧走向切顶线和外侧走向切顶线之间形成切顶区域，随工作面回采同时在切顶区域加设锚杆和锚索；D.计算组合岩梁的最大悬顶距，确定切顶步距，所述切顶步距小于最大悬顶距，工作面每推进超过切顶步距的距离布置倾向切顶线；E.组合岩梁下落形成巷帮，封堵巷帮和巷道顶板之间的缝隙；F.随工作面推进重复步骤B至E，巷道围岩稳定后撤出单体液压支柱，完成沿空留巷。

【技术特征摘要】
1.一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，其特征在于，步骤包括：A.沿空留巷的巷道使用锚杆和锚索加强支护，巷旁设置单体液压支柱；B.在沿空留巷的巷道内，工作面的超前位置布置内侧走向切顶线；C.在工作面后方的过渡支架区布置外侧走向切顶线，内侧走向切顶线和外侧走向切顶线之间形成切顶区域，随工作面回采同时在切顶区域加设锚杆和锚索；D.计算组合岩梁的最大悬顶距，确定切顶步距，所述切顶步距小于最大悬顶距，工作面每推进超过切顶步距的距离布置倾向切顶线；E.组合岩梁下落形成巷帮，封堵巷帮和巷道顶板之间的缝隙；F.随工作面推进重复步骤B至E，巷道围岩稳定后撤出单体液压支柱，完成沿空留巷。2.根据权利要求1所述的一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，其特征在于，所述内侧走向切顶线布置在沿空留巷的巷道内，内侧走向切顶线从巷道内贯穿直接顶，到达基本顶；所述内侧走向切顶线的深度大于直接顶厚度MZ，所述直接顶厚度为：其中ha为采高，sa为岩梁实际沉降值，k为岩梁下部垮落岩层碎胀系数。3.根据权利要求1所述的一种过渡支架区三缝周期切顶自成巷帮的沿空留巷方法，其特征在于，所述外侧走向切顶线从工作面顶板贯穿上覆岩层的厚度大于巷道的高度h，贯穿上覆岩层自下而上每层的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宇静，陈永强，栾恒杰，颜鹏，王亚华，文志杰，张学朋，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37