一种切顶留巷顶板的随态控制方法技术

本发明专利技术提供了一种切顶留巷顶板的随态控制方法，涉及煤矿开采技术领域。该方法具体包括：划分切顶留巷顶板的矿压显现分区，分别确定超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区的支护方案，根据巷道顶板条件、巷道断面尺寸等确定单体液压支柱及π型梁的规格型号；确定一次成巷期间的永久支护方案及二次复用期间的永久支护方案，具体是锚杆数量及其预紧力的设置、锚索数量及其预紧力的设置等。该方法根据切顶留巷顶板的分区破坏特征确定了支护方式及支护参数，通过多次加固顶板限制了顶板的塑形破坏，另外还在一次成巷和二次复用的不同阶段分别设置了永久支护方案。该方法分区、分时对顶板进行有效的控制，实现了切顶巷道安全。道安全。道安全。

【技术实现步骤摘要】
一种切顶留巷顶板的随态控制方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采
，尤其是一种切顶留巷顶板的随态控制方法。

技术介绍

[0002]无煤柱开采因具有回采率高、掘进量低等优点而得到广泛应用。切顶留巷作为无煤柱采掘系统中的重要通道，肩负着运输、行人等重要职能。切顶留巷顶板破坏经历了一次成巷阶段和二次复用阶段，具有明显的时空特征。分时特征体现在：一次成巷时，巷道围岩应力场重新分布，切顶留巷顶板破坏主要受原岩应力重新分布和切顶预裂爆轰的叠加作用。二次复用时，相邻工作面开采进一步破坏了顶板，顶板结构重新运动，对切顶留巷顶板造成二次扰动。分区特征体现在：切顶留巷顶板因采掘扰动影响范围不同，各区域顶板的矿压显现有着显著区别，顶板变形各具特点。
[0003]现有技术中，基于切顶留巷顶板破坏的均一性提出了相应支护方法，但是没有从动态角度考虑切顶留巷顶板的时空破坏特征，这就导致相应的支护方法适用性差、匹配度低、支护效果不佳。在现场应用中，切顶留巷顶板出现了超前支护段顶板下沉，浅部顶板断裂，支护结构体劣化失效等现象，严重威胁切顶留巷长久安全。

技术实现思路

[0004]在充分考虑切顶留巷顶板时空破坏特征的前提下，为了实现对切顶留巷过程中顶板有效控制，保证矿井开采安全，动态适应顶板破坏状态变化，实现顶板分区动态支护，本专利技术提供了一种切顶留巷顶板的随态控制方法，具体的技术方案如下。
[0005]一种切顶留巷顶板的随态控制方法，步骤包括：
[0006]A.根据顶板监测数据划分切顶留巷顶板的矿压显现分区，分别确定超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区的范围；
[0007]B.根据矿压显现分区的巷道顶板条件和巷道断面尺寸确定巷道支护方案，包括单体液压支柱及π型梁的规格型号；
[0008]C.确定一次成巷期间的永久支护方案，以及二次复用期间的永久支护方案，包括锚杆数量及其预紧力的设置、锚索数量及其预紧力的设置。
[0009]优选的是，步骤A包括：
[0010]A1.监测巷道顶板、底板移近量；
[0011]A2.绘制顶板、底板移近量变化曲线，根据顶板、底板的移近量大小和速率划分超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区。
[0012]还优选的是，巷道顶板、底板移近量的监测具体是在超前工作面推进位置和滞后工作面推进位置，设置监测间隔，分别布置多个监测断面。
[0013]还优选的是，监测间隔小于等于20m，超前工作面的范围小于等于100m，滞后工作面的范围小于等于600m，监测周期小于90天。
[0014]还优选的是，超前动压影响区的顶板、底板移近量大于200mm，采掘动载作用区的
顶板、底板移近量为50
‑
200mm，采后成巷稳定区的顶板、底板移近量小于50mm。
[0015]优选的是，步骤B包括：
[0016]B1.在超前动压影响区，确定单体液压支柱的支护强度，采用单体液压支柱和π型梁组合的支护方式，自巷道中线向巷道切顶帮、自巷道中线向巷道实体煤帮分别布置单体液压支柱和π型梁，设置间距为0.8
‑
1.2m；
[0017]B2.在采掘动载作用区，确定单体液压支柱的支护强度，采用单体液压支柱和π型梁组合的支护方式，在巷道内垂直于巷道走向和平行于巷道走向分别布置；其中贴近切顶帮一侧的间距设置为0.5
‑
0.8m；巷道中线及贴近实体煤帮一侧的间距设置为0.8
‑
1.2m，垂直巷道走向上的间距为0.6
‑
1m；平行于巷道走向的单体液压支柱和π型梁组合无间隔接续对齐排列；
[0018]B3.在采后成巷稳定区，确定单体液压支柱的支护强度，采用单体液压支柱和π型梁组合的支护方式，自巷道中线向巷道切顶帮布置单体液压支柱和π型梁，垂直巷道走向上的间距为0.5
‑
0.8m。
[0019]还优选的是，超前动压影响区单体液压支柱的支护强度大于等于400kN/m2，所述采掘动载作用区单体液压支柱的支护强度大于等于600kN/m2；所述采后成巷稳定区单体液压支柱的支护强度大于等于100kN/m2。
[0020]优选的是，步骤C包括：
[0021]C1.在一次成巷期间，根据巷道地质条件、巷道宽度和锚杆型号确定锚杆的支护参数；
[0022]C2.锚杆自巷道中线向巷道切顶帮和巷道实体煤帮分别设置，相邻锚杆间距为0.6
‑
1m，锚杆之间通过钢带连接，施加预紧力；
[0023]C3.根据锚杆支护设置确定锚索的支护参数；
[0024]C4.锚索自巷道中心向巷道切顶帮和巷道实体煤帮分别设置，相邻锚索间距为1.2
‑
1.6m，锚索垂直于巷道顶板布置，锚索之间通过钢带连接，并施加预紧力；
[0025]C5.二次复用期间，在巷道切顶帮侧补打锚索，锚索间距设置为0.8
‑
1.2m。
[0026]进一步优选的是，锚杆的预紧力大于等于120kN，倾斜设置的锚杆倾斜角度为10
°‑
20
°
，倾斜布置的锚索倾斜角度为10
°‑
20
°
。
[0027]进一步优选的是，锚索的托盘为叠层吸能底座，叠层吸能底座包括异戊橡胶和钢板，异戊橡胶和钢板之间采用热硫化工艺粘合。
[0028]本专利技术提供的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，该方法主要是为了解决现有支护方案未考虑切顶留巷顶板时空破坏特征的问题，以及现有的支护方法适用性差、匹配度低、支护效果不佳等问题，本专利技术基于切顶留巷顶板矿压显现的分区特点，一次成巷阶段、二次复用阶段的分时特点，提出了分区动态支护方案、一次成巷支护方案、二次复用的支护方案。三者相辅相成，共同构成了随着切顶留巷顶板破坏状态变化的“随态控制方法”，该方法能动态适应顶板破坏状态变化，实现了顶板分区动态支护。其有益效果还包括：
[0029](1)根据切顶留巷顶板的分区破坏特征，将切顶留巷分为超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区。进而根据分区矿压显现特征，制定了基于单体支柱、锚杆索参数及其布置方式的分区支护方案，根据顶板、底板矿压显现特征设置了单体液压支柱和π型梁组合的支护结构，对巷道顶板进行多次加固，限制了顶板的塑形破坏，形成了适应切顶留
巷顶板动态变化的随态控制方法。
[0030](2)根据顶留巷顶板的分时破坏特征，将切顶留巷分为一次成巷阶段和二次复用阶段，分别制定锚杆索及其布置方式的分时支护方案，一次成巷支护实现了切顶留巷顶板初期加固，二次复用支护方案实现了切顶留巷后期强化控制，两者互相配合，既实现了前期护顶，也实现了后期固顶。
[0031]该方法还具有适用性好、匹配度高、支护效果好等优点，尤其是在现场应用中，切顶留巷顶板避免了超前支护段顶板严重下沉，以及浅部顶板断裂、支护结构体劣化等问题，实现了切顶巷道安全。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，步骤包括：A.根据顶板监测数据划分切顶留巷顶板的矿压显现分区，分别确定超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区的范围；B.根据矿压显现分区的巷道顶板条件和巷道断面尺寸确定巷道支护方案，包括单体液压支柱及π型梁的规格型号；C.确定一次成巷期间的永久支护方案，以及二次复用期间的永久支护方案，包括锚杆数量及其预紧力的设置、锚索数量及其预紧力的设置。2.根据权利要求1所述的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，所述步骤A包括：A1.监测巷道顶板、底板的移近量；A2.绘制顶底板移近量变化曲线，根据顶板、底板的移近量大小和速率划分超前动压影响区、采掘动载作用区、采后成巷稳定区。3.根据权利要求2所述的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，所述巷道顶板、底板移近量的监测具体是在超前工作面推进位置和滞后工作面推进位置，设置监测间隔，分别布置多个监测断面。4.根据权利要求3所述的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，所述监测间隔小于等于20m，超前工作面的范围小于等于100m，滞后工作面的范围小于等于600m，监测周期小于90天。5.根据权利要求3所述的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，所述超前动压影响区的顶板、底板移近量大于200mm，采掘动载作用区的顶板、底板移近量为50
‑
200mm，采后成巷稳定区的顶板、底板移近量小于50mm。6.根据权利要求1所述的一种切顶留巷顶板的随态控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：B1.在超前动压影响区，确定单体液压支柱的支护强度，采用单体液压支柱和π型梁组合的支护方式，自巷道中线向巷道切顶帮、自巷道中线向巷道实体煤帮分别布置单体液压支柱和π型梁，设置间距为0.8
‑
1.2m；B2.在采掘动载作用区，确定单体液压支柱的支护强度，采用单体液压支柱和π型梁组合的支护方式，在巷道内垂直于巷道走向和平行于巷道走向分别布置；其中贴近切顶帮一侧的间距设置为0.5
‑
0.8m；巷道中线及贴近实体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱恒忠，王刚，汪华君，臧传伟，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：