一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法技术

本发明专利技术公开为一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法，其特点是，包括以下步骤：利用地质雷达和钻孔三维探测仪探测巷道前方顶板空腔大小和位置，施打注浆管对前方采空区空腔进行注浆，保证巷道掘进过程中的稳定性，巷道掘进后，利用增阻让压注浆锚索对顶板进行支护和二次注浆，确保下穿采空区巷道稳定性，监测注浆管应力值、注浆后裂隙变化情况和增阻让压注浆锚索让压量，分别计算注浆管平均应力率、增阻让压注浆锚索让压量变化率和顶板裂隙充填率，建立一种采空区下穿采空区巷道综合评价值，评价下穿采空区巷道稳定性，当下穿采空区巷道处于稳定状态，巷道可进行下一循环掘进。巷道可进行下一循环掘进。巷道可进行下一循环掘进。

【技术实现步骤摘要】
一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法


[0001]本专利技术涉及地下工程安全
，具体地讲是一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法。

技术介绍

[0002]煤炭资源作为支柱能源，但是，多年的煤炭开采导致浅部煤炭资源枯竭，上层煤开采完，对下层煤进行开采，能够解决煤炭开采储量不足的难题，达到减少煤炭资源的浪费和延长矿井生产时间的目的。
[0003]由于上层煤开采完后，形成采空区，上方岩层垮塌后，松散破碎的矸石充填采空区，当下层煤掘进巷道时，巷道顶板为采空区，造成巷道顶板破碎岩石掉落，顶板下沉，严重时会形成大范围的冒顶，锚杆（索）无稳定的锚固点，支护构件无法发挥支护能力，严重影响下穿采空区巷道稳定，因此，对下穿采空区巷道进行分部全过程控制，确保下穿采空区巷道安全十分必要。
[0004]现有技术存在下述问题：1、巷道掘进前，对前方顶板采空区无法进行有效控制；2、巷道掘进后，无法对巷道顶板采空区进行可行的治理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服上述已有技术存在的不足，而提供一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法。
[0006]本专利技术提供的技术方案是：一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：a对巷道前上方顶板采空区进行探测，确定巷道前上方顶板采空区的空腔位置和体积；b对采空区的空腔施打注浆孔，安装注浆管，对采空区前上方空腔进行注浆，并利用增阻让压固定注浆锚索和钢带固定注浆管；c开挖下穿采空区巷道，采用锚网喷支护巷道顶板，利用增阻让压注浆锚索对巷道顶板进行注浆，二次注浆加固巷道采空区顶板；d采集注浆管应力，获取注浆前后采空区顶板裂隙数量，监测增阻让压注浆锚索的让压量，计算注浆管平均应力率，顶板裂隙充填率和增阻让压注浆锚索让压量平均变化率；e利用权重分析法，建立下穿采空区巷道稳定性综合评价值，分析下穿采空区巷道稳定性，当评价下穿采空区巷道稳定时，巷道进行下一循环掘进。
[0007]优选地，所述的a步骤中的对巷道前上方顶板采空区进行探测是利用雷达探测巷道前上方顶板采空区空腔位置；所述的确定巷道前上方顶板采空区的体积是对巷道空腔进行施打钻孔，确定空腔距掘进工作面的距离L，利用空腔钻孔式三维测量系统，测量顶板采空区空腔的体积V。
[0008]优选地，所述的b步骤对采空区空腔施打注浆孔，安装注浆管，注浆管前端设置反向阻隔器，反向阻隔器嵌入空腔内壁，防止注浆管反向喷出，注浆管长度L，对巷道顶板采空区空腔进行超前注浆，注浆浆液体积大于空腔的体积V，保证采空区空腔充填密实。
[0009]优选地，所述的b步骤中的安装注浆管是由下穿采空区巷道掘进工作面上端向顶板围岩施打注浆管，对前方顶板进行注浆，注浆管端部采用钢带进行固定，钢带设置安装孔，由增阻让压固定注浆锚索固定到顶板，实现对注浆管固定约束。
[0010]优选地，所述的b步骤在注浆管内壁固接应力计，利用胶体对应力计和采集线进行保护，采用应力计实时监测注浆管的应力。
[0011]优选地，所述的c步骤下穿采空区巷道掘进步距为2/3L，利用增阻让压注浆锚索对巷道顶板进行支护和注浆，增阻让压注浆锚索穿插施打在注浆管中间，对巷道顶板围岩进行二次注浆。
[0012]优选地，所述的d步骤对下穿采空区巷道施打探测孔，探测巷道顶板围岩初始裂隙数量m1、巷道顶板超前注浆后围岩裂隙数m2和注浆锚索二次注浆后围岩裂隙数m3；所述的注浆管平均应力率为F=（ε1
‑ꢀ
ε0）/ nε0，ε1为当前注浆管应力，ε0为前一监测时刻注浆管应力，n为当前所有注浆管应力计的数量；所述的增阻让压注浆锚索让压量平均变化率为S=（s1
‑ꢀ
s0）/zs0，s1为当前增阻让压注浆锚索让压量，s0为前一监测时刻增阻让压注浆锚索让压量，z为当前巷道掘进段内增阻让压注浆锚索数量；所述的巷道顶板裂隙充填率为M=（m1
‑ꢀ
m2
‑
m3）/m1。
[0013]优选地，所述的步骤e中的建立下穿采空区巷道稳定性综合评价值为R1= FB1+SB2+MB3，Bi为相关系数， B1+B2+B3=1，B1范围为0.2
‑
0.3，B2范围为0.3
‑
0.4，B3范围为0.3
‑
0.4。
[0014]本专利技术的有益效果：1、采用分部全过程方法对下穿采空区巷道围岩进行控制，利用注浆管对巷道前方围岩进行预注浆，利用增阻让压注浆锚索对巷道围岩进行二次注浆控制，保证巷道围岩稳定性；2、考虑注浆管平均应力率、顶板裂隙充填率和增阻让压注浆锚索让压量平均变化率，综合评价下穿采空区巷道稳定性，保证下穿采空区巷道掘进过程中和使用过程中安全。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术的结构示意图；图3是本专利技术的注浆管结构示意图；图4是本专利技术的注浆管的反向阻隔器结构放大示意图。
[0016]图中：1注浆管，2增阻让压固定注浆锚索，3增阻让压注浆锚索，4钢带，5应力计，6弹簧，7巷道，8采空区，9空腔，10反向阻隔器。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术进行详细说明。
[0018]如图1、2、3、4所示，一种下穿采空区巷道分部全过程控制方法，具体包括以下步骤：第一步，在巷道掘进工作面利用雷达探测前方顶板采空区空腔大致位置和大小，利用钻机对掘进进尺范围内的最大的空腔进行施打钻孔，确定空腔距掘进工作面的距离L，利用空腔钻孔式三维测量系统，测量顶板采空区空腔的体积V；第二步，对采空区施打注浆孔，安装注浆管1，在注浆管1前端设置反向阻隔器10，反向阻隔器10上安装弹簧6，在注浆管1安装过程中，反向阻隔器10处于闭合状态，当注浆管1前端达到空腔时，反向阻隔器10在弹簧6的作用下张开，反向阻隔器10嵌入空腔9内壁，防止注浆管1反向喷出，注浆管1长度L，对巷道7顶板采空区8进行超前注浆，注浆浆液体积大于空腔的体积V，保证采空区8的空腔9充填密实；由下穿采空区巷道7掘进工作面上端向顶板围岩施打注浆管1，对前方顶板进行注浆，注浆管1端部利用钢带4进行固定，钢带4上设置安装孔，由增阻让压固定注浆锚索2固定到顶板，实现对注浆管1固定约束；在注浆管1内壁焊接应力计5，应力计5均匀布设在注浆管1内壁，利用胶体对应力计5和采集线进行保护，采用应力计5实时监测注浆管1的应力值；第三步，开挖下穿采空区巷道7，下穿采空区巷道7进行掘进，掘进步距为2/3L，利用增阻让压注浆锚索3对巷道顶板进行支护和注浆，增阻让压注浆锚索3穿插施打在注浆管1中间，增阻让压注浆锚索3沿巷道纵向的排距为浆液扩散距离的1.5倍，浆液对巷道顶板围岩进行二次注浆；第四步，采集注浆管1应力，获取注浆前后采空区8顶板裂隙数量，监测增阻让压注浆锚索3的让压量，计算注浆管1平均应力率，顶板裂隙充填率和增阻让压注浆锚索3让压量平均变化率；对下穿采空区巷道施打探测孔，探测巷道顶板围岩初始裂隙数量m1、巷道顶板超前注浆后围岩裂隙数m2和增阻让压注浆锚索二次注浆后围岩裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
B1+B2+B3=1，B1范围为0.2
‑
0.3，B2范围为0.3

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，鹿伟，宋克志，孙会彬，吴怡林，蔺维南，
申请(专利权)人：山东启橙工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：