上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法技术

一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，属于巷道围岩控制方法技术领域，目的在于提供一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进及围岩控制技术，能够实现对开切眼巷道围岩有效、安全的控制。本发明专利技术利用高强度锚杆、高强度锚索、金属网、钢筋梯子梁和π型钢梁+单体支柱架棚的主动、被动方式联合控制围岩，以及在第二次扩巷时，及时安装液压支架，较好的解决了在开切眼掘进过程中顶板破碎，巷道变形大的问题，取得了良好的安全和经济效果，保证后续综采设备的顺利安装。保证后续综采设备的顺利安装。保证后续综采设备的顺利安装。

【技术实现步骤摘要】
上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法


[0001]本专利技术属于巷道围岩控制方法
，具体涉及一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法。

技术介绍

[0002]煤层开采引起回采空间围岩应力重新分布，不仅在回采空间周围的煤岩体上造成应力集中，而且该应力还会向底板深部传递，随着煤层间距减小，上下煤层间开采的相互影响会逐渐增大。极近距离煤层下行开采，将导致下位煤层工作面顶板为上位煤层开采冒落矸石和下位煤层直接顶构成的复合顶板，开采区域的应力环境发生变化，从而使极近距离煤层开采出现了许多新的矿山压力现象。下位煤层的开采具有应力集中、顶板破碎等特点，且为满足综合机械化采煤设备运输、安装和使用，开切眼断面相对较大。
[0003]因此，对极近距离大断面开切眼围岩控制方式及参数进行研究，专利技术科学的上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，对于实现安全高效生产具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，能够实现对开切眼巷道围岩有效、安全的控制。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，包括如下步骤：第一步，开切眼分两次掘进施工作业，第一次使用综掘机靠采空区侧小断面掘进贯通，掘进贯通时，非采帮侧使用螺纹钢锚杆进行围岩控制，顶板使用螺纹钢锚杆、锚索、钢筋梯子梁、金属网进行围岩控制，每掘进800mm使用单体柱和π型钢梁架棚对顶板破碎岩体进行围岩控制；第二步，贯通后，靠采煤帮侧二次炮掘扩帮成巷，扩帮成巷过程中，采帮侧使用玻璃锚杆进行围岩控制，顶板使用螺纹钢锚杆、锚索、钢筋梯子梁进行围岩控制，每掘进800mm使用单体柱和π型钢梁架棚对顶板破碎岩体进行围岩控制。
[0006]第一步中所述非采帮侧的螺纹钢锚杆每排3根，排距800mm，间距950mm，起锚高度500mm，靠近顶板的一根螺纹钢锚杆距顶板300mm，靠近顶板的螺纹钢锚杆与水平线呈15
°
，其余锚杆与巷帮垂直。
[0007]第一步中所述顶板的螺纹钢锚杆每排4根，排距800mm，间距800mm，靠近非采帮侧的螺纹钢锚杆距巷帮300mm，与垂线向外成15
°
，其余螺纹钢锚杆与顶板垂直。
[0008]第二步中所述采帮侧的玻璃锚杆与巷帮垂直，间距为950mm，排距为800mm，起锚高度500mm，靠近顶板的一根螺纹钢锚杆距顶板300mm。
[0009]第二步中所述顶板的螺纹钢锚杆每排2根，排距800mm，间距950mm，靠近采帮侧的螺纹钢锚杆距巷帮150mm，与垂线向外成15
°
，其余锚杆与顶板垂直。
[0010]顶板的锚索排距为800mm，每排3根，第一步中锚索间距为2400mm，第二步中锚索间距为2100mm。
[0011]所述第一次掘进和第二次扩帮成巷的顶板螺纹钢锚杆或锚索与架棚错排布置。使得第一次掘进和第二次扩帮成巷后位于开切眼中部的单体支柱位于同一条直线上。
[0012]顶板选用的螺纹钢锚杆规格为Φ20
×
2400mm的螺纹钢锚杆，安装预紧扭矩≥200N
•
m；非采巷帮选用螺纹钢锚杆规格为Φ20
×
2000mm的螺纹钢锚杆，安装预紧扭矩≥200N
•
m；采帮及扩帮选用玻璃钢锚杆规格为Φ20
×
2000mm的玻璃钢锚杆，安装预紧扭矩≥40N
•
m；顶板短锚索规格选用Φ17.8
×
3800mm的高强度低松弛预应力钢绞线，安装张拉预紧力≥150kN。
[0013]第一次掘进导通时，开切眼靠采空区侧的非采帮使用螺纹钢锚杆+钢筋梯子梁+金属网控制围岩；二次扩帮成巷后，开切眼采帮使用玻璃钢锚杆+木垫板控制围岩。
[0014]开切眼第一次掘进过程中，沿其轴向每隔10m打一个探顶孔，根据层间距不同，顶板采用不同围岩控制方式与参数维护顶板；对顶板破碎岩体采用π型钢梁+单体支柱架棚进行控制。
[0015]开切眼掘进过程中，如遇到顶板破碎，难以进行有效控制的特殊情况时，可采取预注浆加固等技术措施，改善顶板岩体的赋存状态及稳定性。
[0016]本专利技术的有益效果如下：本专利技术利用高强度锚杆、高强度锚索、金属网、钢筋梯子梁和π型钢梁+单体支柱架棚的主动、被动方法联合控制围岩，以及在第二次扩帮成巷时，及时安装液压支架，较好的解决了在开切眼掘进过程中顶板破碎，巷道变形大的问题，取得了良好的安全和经济效果，保证后续综采设备的顺利安装。与已有技术相比本专利技术有益效果体现在：1. 开切眼顶板、非采帮和扩面帮的锚索+锚杆+铺网组合控制围岩方式，可以有效解决围岩内部的变形与破坏，有利于施工人员安全高效作业。
[0017]2. 第二次扩帮成巷期间，及时安装液压支架对破碎岩体进行控制，不仅可以对顶板岩体进行有效安全的控制，而且为之后的综采设备安装布置节省了时间。
[0018]3. 采用锚索+锚杆+铺网+单体柱架棚组合围岩控制方法，不仅解决了被动支护方式控制巷道变形能力差、劳动强度大、支护成本高、回收架棚困难、支架安装效率低的问题，还弥补了主动支护方式在刷扩应力集中及瞬间冲击影响下围岩变形不稳定的缺点。利用组合围岩控制方式不仅可以有效提高围岩承载能力和抗冲击能力，而且可以留出足够宽度通道以满足综采设备的安装需要。
附图说明
[0019]图1为本专利技术开切眼第一次导通及第二次扩帮成巷的平面示意图；图2为本专利技术应用在开切眼第一次导通及第二次扩帮成巷的联合围岩控制方法示意图；图3为图2所示联合围岩控制方法的平面示意图。
[0020]其中：1
‑
一次掘进贯通；2
‑
二次扩帮成巷；3
‑
运输顺槽；4
‑
回风顺槽；5
‑
液压支架；6
‑
切眼导硐；7
‑
螺纹钢锚杆；8
‑
玻璃钢锚杆；9
‑
锚索；10
‑
单体支柱；11
‑
π型梁；12
‑
钢筋梯子梁；13
‑
金属网。
具体实施方式
[0021]本专利技术中的切眼大小为宽
×
高=6.7m
×
2.7m的矩形，跨度大，属于大断面巷道。该开切眼上方存在采空区，且层间距较小，层间岩性主要为砂质泥岩。图1为本专利技术开切眼第一次导通及第二次扩帮成巷的平面示意图，图2和图3所示为二次扩帮成巷后开切眼围岩控制方法的立面和平面示意图。
[0022]开切眼顶板采用Φ20mm螺纹钢锚杆，长度2400mm，材质为Q335高强锚杆。
[0023]顶板锚杆锚固方式：树脂加长锚固，采用两支锚固剂，一支规格为CK2335，另一支规格为Z2360，钻孔直径28mm，锚固长度1300mm。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，开切眼分两次掘进施工作业，第一次使用综掘机靠采空区侧小断面掘进贯通，掘进贯通时，非采帮侧使用螺纹钢锚杆进行围岩控制，顶板使用螺纹钢锚杆、锚索、钢筋梯子梁、金属网进行围岩控制，每掘进800mm使用单体柱和π型钢梁架棚对顶板破碎岩体进行围岩控制；第二步，贯通后，靠采煤帮侧二次炮掘扩帮成巷，扩帮成巷过程中，采帮侧使用玻璃锚杆进行围岩控制，顶板使用螺纹钢锚杆、锚索、钢筋梯子梁进行围岩控制，每掘进800mm使用单体柱和π型钢梁架棚对顶板破碎岩体进行围岩控制。2.根据权利要求1所述的一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，其特征在于：第一步中所述非采帮侧的螺纹钢锚杆每排3根，排距800mm，间距950mm，起锚高度500mm，靠近顶板的一根螺纹钢锚杆距顶板300mm，靠近顶板的螺纹钢锚杆与水平线呈15
°
，其余锚杆与巷帮垂直。3.根据权利要求1所述的一种上覆采空区极近距离煤层大断面开切眼掘进围岩控制方法，其特征在于：第一步中所述顶板的螺纹钢锚杆每排4根，排距800m...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝兵元，冯旭超，任兴云，张涛，乔安，张振华，张博，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：