一种工作面煤柱留设方法技术

本申请公开了一种工作面煤柱留设方法，包括以下步骤：安装锚杆加固煤柱煤帮表层，并在所述煤柱上安装加固结构；在上工作面的运输巷和下工作面的回风巷同时掘进时，向所述亚关键层间隔钻取多个井下压裂钻孔并进行井下压裂作业，向所述主关键层间隔钻取多个地面压裂钻孔并进行地面压裂作业。通过本发明专利技术能够提高煤柱稳定性，保证作业人员安全。

【技术实现步骤摘要】
一种工作面煤柱留设方法
本申请涉及煤矿支护
，尤其涉及一种工作面煤柱留设方法。
技术介绍
目前，随着采高的增大，生产、辅助运输等设备趋于大型化、特大型化，回采巷道断面随之增大。为保持巷道稳定，工作面间隔离煤柱普遍留设宽度较大并采用锚杆进行支护，在靠近采空区的巷帮需补打锚索加强支护。但是，在煤柱压酥后，煤柱的稳定性较差，锚索的锚固力大幅降低，加固效果差，巷道变形严重，因此会经常发生锚索脱锁，危及矿工的人身安全。因此，需专利技术一种能够提高煤柱稳定性的浅埋煤层特大采高工作面煤柱留设方法。
技术实现思路
本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作面煤柱留设方法，能够提高煤柱稳定性，保证作业人员安全。本申请的技术方案提供一种工作面煤柱留设方法，包括以下步骤：安装锚杆加固煤柱煤帮表层，并在所述煤柱上安装加固结构；在上工作面的运输巷和下工作面的回风巷同时掘进时，向亚关键层间隔钻取多个井下压裂钻孔并进行井下压裂作业，向主关键层间隔钻取多个地面压裂钻孔并进行地面压裂作业。优选地，自地面垂直向下打钻孔至煤层，并对各岩层取芯并测试力学性能判断所述亚关键层和所述主关键层的位置。优选地，根据工作面采高，选取距煤层的距离与煤层厚度的比值在4～6范围内的岩层作为亚关键层。优选地，所述加固结构包括恒阻大变形对拉锚索和限位钢带，在所述煤柱上钻取锚索钻孔安装所述恒阻大变形对拉锚索，所述限位钢带紧贴所述煤柱表面并被所述恒阻大变形对拉锚索压紧。优选地，所述恒阻大变形对拉锚索包括钢绞线、第一锁具、第一恒阻器、第一托板、第二托板、第二恒阻器和第二锁具，所述钢绞线依次贯穿所述第一锁具、所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位钢带、所述煤柱、所述第二托板、所述第二恒阻器和所述第二锁具，所述钢绞线对所述第一锁具和所述第二锁具施加预紧力将所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位钢带、所述第二托板和所述第二恒阻器紧压在所述煤柱上。优选地，所述限位钢带包括第一W型钢带和第二W型钢带，所述第一W型钢带和所述第二W型钢带交错布置，还包括加固网，所述加固网覆盖在所述煤柱表面。优选地，在假设所述煤柱变形前后横截面积保持不变的条件下，每根所述钢绞线需施加的预紧力f可由下式给出：式中：f为每根钢绞线施加的预紧力(N)；h为煤柱高度(m)；E为煤柱弹性模量(MPa)；F为压裂后煤柱承受的载荷(N)；n为煤帮上每排钢绞线的数量；l为煤柱宽度(m)；k为安全系数，取1.1～1.3。优选地，所述井下压裂钻孔与水平方向之间的夹角为78°～82°。所述地面压裂钻孔与水平方向之间的夹角为82°～86°。优选地，所述地面压裂钻孔和所述井下压裂钻孔设置在所述煤柱与待开采的煤层相邻一侧的上方；开采所述煤层并形成采空区的同时，对所述地面压裂钻孔和所述井下压裂钻孔进行压裂作业。优选地，所述井下压裂钻孔与所述地面压裂钻孔交错布置。采用上述技术方案后，具有如下有益效果：本专利技术通过在煤柱上安装加固结构实现对煤柱的加固，且在巷道掘进的过程中对亚关键层进行压裂作业，使得压裂后的亚关键层随工作面推进而垮落，减轻因亚关键层因掘进的回转运动造成煤柱动载破坏；还对主关键层进行压裂作业，可以有助于将大部分载荷有效转移至采空区，减小煤柱所需承担的静态载荷，从而可以有效保障煤柱的稳定，保证作业人员安全。附图说明参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：图1是本专利技术在一个实施例中的方法流程图；图2是本专利技术在一个实施例中上下工作面位置示意图；图3是图2的中A-A处剖视图；图4是本专利技术在一个实施例中恒阻大变形对拉锚索安装在煤柱上的示意图；图5是图4的右视图；图6是本专利技术在一个实施例中工作面采空后的示意图。附图标记对照表：上工作面1、下工作面2、运输巷3、回风巷4、煤柱5、采空区6、主关键层7、亚关键层8、地面压裂钻孔9、井下压裂钻孔10、煤层11、第一锁具121、第二锁具122、第一恒阻器131、第二恒阻器132、第一托板141、第二托板142、第一W型钢带15、第二W型钢带16、钢绞线17、锚杆18、螺栓19、托盘20、加固网21、地面22、锚索钻孔23、锚杆钻孔24、树脂锚固剂25。具体实施方式下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，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，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。在本专利技术的一实施例中，公开了一种工作面煤柱留设方法，包括以下步骤：安装锚杆18加固煤柱5煤帮表层，并在煤柱5上安装加固结构；在上工作面1的运输巷3和下工作面2的回风巷4同时掘进时，向亚关键层8间隔钻取多个井下压裂钻孔10并进行井下压裂作业，向主关键层7间隔钻取多个地面压裂钻孔9并进行地面压裂作业。其中，主关键层7位于亚关键层8的上方，亚关键层位于煤柱6上方，在煤柱5煤帮表面安装锚杆18可以用于限制煤柱5在掘进初期时的变形，并通过在煤柱5上安装加固结构，从而提高煤柱5的稳定性，在掘进的同时对主关键层7和亚关键层8进行压裂作业，亚关键层8的压裂有助于破坏采空区6侧煤柱5上方的悬顶结构，压裂后的亚关键层8随工作面推进而垮落，能够减轻因亚关键层8在掘进过程中回转运动造成的煤柱5动载破坏，从而提高煤柱5的稳定性；另外，由于主关键层7控制着其上至地面22所有岩层的运动，压裂主关键层7有助于将大部分的载荷有效转移至采空区6，减小煤柱5所需承受的静态载荷。本方法通过对煤柱5安装加固结构提高煤柱5自身强度，且通过在掘进时压裂主关键层7和亚关键层8，减轻煤柱5的载荷，从而能够提高煤柱5的稳定性，提高作业安全。在本专利技术的一些实施例中，自地面22垂直向下打钻孔至煤层11，并对各岩层取芯并测试力学性能判断亚关键层8和主关键层7的位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，包括以下步骤：/n安装锚杆(18)加固煤柱(5)的煤帮表层，并在所述煤柱(5)上安装加固结构；/n在上工作面(1)的运输巷(3)和下工作面(2)的回风巷(4)同时掘进时，向亚关键层(8)间隔钻取多个井下压裂钻孔(10)并进行井下压裂作业，向主关键层(7)间隔钻取多个地面压裂钻孔(9)并进行地面压裂作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，包括以下步骤：
安装锚杆(18)加固煤柱(5)的煤帮表层，并在所述煤柱(5)上安装加固结构；
在上工作面(1)的运输巷(3)和下工作面(2)的回风巷(4)同时掘进时，向亚关键层(8)间隔钻取多个井下压裂钻孔(10)并进行井下压裂作业，向主关键层(7)间隔钻取多个地面压裂钻孔(9)并进行地面压裂作业。


2.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，自地面(22)垂直向下打钻孔至煤层(11)，并对各岩层取芯并测试力学性能判断所述亚关键层(8)和所述主关键层(7)的位置。


3.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，根据工作面采高，选取距煤层(11)的距离与煤层(11)厚度的比值在4～6范围内的岩层作为亚关键层(8)。


4.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述加固结构包括恒阻大变形对拉锚索和限位钢带，在所述煤柱(5)上钻取锚索钻孔(23)安装所述恒阻大变形对拉锚索，所述限位钢带紧贴所述煤柱(5)表面并被所述恒阻大变形对拉锚索压紧。


5.根据权利要求4所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述恒阻大变形对拉锚索包括钢绞线(17)、第一锁具(121)、第一恒阻器(131)、第一托板(141)、第二托板(142)、第二恒阻器(132)和第二锁具(122)，所述钢绞线(17)依次贯穿所述第一锁具(121)、所述第一恒阻器(131)、所述第一托板(141)、所述限位钢带、所述煤柱(5)、所述第二托板(142)、所述第二恒阻器(132)和所述第二锁具(122)，所述钢绞线(17)对所述第一锁具(121)和所述第二锁具(122)施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨创前，汪腾蛟，李金刚，高鸿宇，陆浩，焦斌，李男男，李晓亮，闫志兴，
申请(专利权)人：神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61