一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，本发明专利技术属于围岩稳定控制领域，包括：获取窄煤柱沿空掘巷覆岩结构特征，优化设计覆岩预裂爆破关键参数；基于覆岩预裂爆破关键参数，得到预裂爆破切顶卸压施工效果；基于所述切顶卸压施工效果，对沿空掘巷的窄煤柱进行注浆加固，得到窄煤柱注浆加固效果；基于所述切顶卸压施工效果和所述窄煤柱注浆加固效果，对沿空掘巷巷道的关键部位进行动态补强支护。本发明专利技术能够优化窄煤柱的应力环境，有效增强窄煤柱的整体强度和承载能力，通过动态补强支护可以进一步抑制巷道的变形和破坏，大大地减少了支护费用。大地减少了支护费用。大地减少了支护费用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法


[0001]本专利技术属于围岩稳定控制
，尤其涉及一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法。

技术介绍

[0002]我国煤矿约92％为地下开采，为提高煤炭资源采出率，目前多采用窄煤柱沿空掘巷技术。窄煤柱沿空掘巷指沿上一相邻工作面已垮落采空区边缘通过留设小煤柱的方式掘出新巷作为下一工作面回采巷道的掘进方式。为了缓解矿井采掘接替紧张的局面，上一区段工作面在回采前或回采期间，未超前对下一区段工作面回采巷道掘进进行顶板切顶卸压或区段煤柱治理，且下一区段工作面回采巷道已掘进结束。在该工程背景下，上、下区段之间的区段煤柱面临上一区段工作面回采期间侧向支承压力影响、本区段巷道掘进影响、本区段工作面回采期间超前支承压力及侧向支承压力影响，将导致窄煤柱应力环境较差，易发生顶板冒顶、帮部移进量大、底鼓量大等问题，造成巷道围岩稳定控制难度增大，给采煤工作面安全高效生产带来严重威胁。
[0003]目前回采巷道主要采用的支护方案有锚网喷支护、锚网喷注支护等方案。刚度有余但变形量小的锚杆/锚索在面临巷道围岩大变形时，不能保证在支护过程中也协同产生较大的伸长变形，存在拉断现象，丧失其支护能力的问题；混凝土喷层也存在易开裂脱落问题。传统的支护方式在面临应力环境较差，围岩变形量较大的沿空巷道时，很难达到预期支护效果。同时，靠上区段侧的巷帮，易受上区段工作面采空区老空水影响，造成区段煤柱围岩力学性质劣化明显，窄煤柱强度变低，在工作面采动影响下易造成窄煤柱局部失稳。
[0004]现有技术中，对沿空掘进巷道围岩稳定控制多采用单一或多重支护的控制方法。当使用单一围岩稳定控制方法时，很难保证地质环境和应力环境较为复杂的沿空巷道围岩的稳定性，使得沿空巷道在回采期间因强矿压显现问题造成多次翻修问题，制约安全高效开采；当盲目使用多重围岩稳定控制方法时，由于工序复杂和使用支护材料较多，造成支护效率低下、资源浪费等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，主要针对沿上一区段采空区边缘已掘进下一区段回采巷道，且上一区段回采前或回采期间未超前采取顶板切顶卸压或区段煤柱治理，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，包括：
[0007]获取窄煤柱沿空掘巷覆岩结构特征，优化设计覆岩预裂爆破关键参数，包括钻孔仰角、方位角、炮孔间距、预裂爆破控制高度、预裂爆破实施时间、预裂爆破层位等，基于覆岩预裂爆破参数对窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩进行预裂爆破，实现窄煤柱覆岩切顶卸压，实现应力调控；
[0008]基于窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩预裂爆破切顶卸压实施效果，对窄煤柱进行注浆加固，改善窄煤柱力学性能，提高煤柱承载能力；
[0009]基于所述窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩预裂爆破切顶卸压实施效果和所述窄煤柱注浆加固效果，对沿空巷道关键部位进行动态补强支护。
[0010]优选地，得到覆岩预裂爆破参数的过程包括：
[0011]获取上区段、本区段采煤工作面基本参数、采煤工作面地质资料、回采巷道支护资料等，分析窄煤柱沿空掘巷巷道地质条件、覆岩参数、巷道围岩地应力分布等，明确覆岩结构特征，根据覆岩结构特征设计预裂爆破钻孔关键参数，基于所述钻孔关键参数优化设计覆岩预裂爆破参数。
[0012]优选地，所述钻孔关键参数包括：孔口位置、钻孔长度、钻孔角度、钻孔间距，所述孔口位置沿巷道走向方向保持在一条直线上，所述钻孔长度根据孔口位置、覆岩预裂爆破层位和钻孔角度确定，所述钻孔角度不超过预设角度值。
[0013]优选地，对窄煤柱沿空掘巷进行预裂爆破的过程包括：
[0014]基于设计的覆岩预裂爆破参数，通过正向装药方式对预裂爆破钻孔进行装药，采用串联爆破网路方式对窄煤柱沿空掘巷进行预裂爆破，实现窄煤柱切顶卸压。
[0015]优选地，进行沿空掘巷巷道覆岩预裂爆破之前还包括：
[0016]基于所述预裂爆破钻孔，将注浆管、返浆管植入钻孔至设计位置，采用“一堵一注”或“两堵一注”封孔方式，配合水泥浆实现封孔、注浆。
[0017]优选地，对窄煤柱注浆加固改性之前还包括：
[0018]基于钻孔窥视仪等监测设备，对窄煤柱不同位置进行窥视，得到煤柱裂隙发育情况，基于裂隙分布特征，确定窄煤柱注浆加固范围及加固时机。
[0019]优选地，对窄煤柱沿空掘巷煤柱进行注浆加固的过程：
[0020]通过注浆造孔、封孔和注浆的注浆工序，采用逐孔反复注浆方式，对窄煤柱沿空掘巷煤柱进行循环注浆加固；
[0021]其中，在窄煤柱需要注浆加固位置施工注浆钻孔，连接注浆实管、封孔器、注浆花管等装置，开启注浆泵，单孔注浆结束后，移至下一注浆孔注浆。
[0022]优选地，对沿空掘进巷道关键部位进行动态补强支护的过程包括：
[0023]基于窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩预裂爆破切顶卸压实施效果和窄煤柱注浆加固改性效果，采用锚注一体式柔性锚杆、中空注浆锚杆、液压支柱、点柱等对沿空掘进巷道肩窝、底角、顶板等关键部位进行动态补强支护。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0025]本专利技术的一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，覆岩预裂爆破切顶卸压、窄煤柱注浆加固改性和关键部位动态补强支护是一种系统性巷道围岩稳定控制方法，首先通过预裂爆破切顶卸压方式，切断超前/侧向支承压力传播路径，改善窄煤柱受力环境，使得沿空掘巷巷道围岩处于卸载区；其次根据覆岩预裂爆破切顶卸压实施效果，对窄煤柱实施注浆加固改性，改善窄煤柱力学性能，提高了煤柱自身承载能力；再次，根据覆岩预裂爆破切顶卸压实施效果和窄煤柱注浆加固改性效果，通过对沿空掘进巷道关键部位进行动态补强支护，巩固切顶卸压和注浆加固改性的施工效果，进一步强化巷道的稳定性。
[0026]预裂爆破切顶卸压、窄煤柱注浆加固改性和动态补强支护在施工过程中首先对前
一施工效果进行评估之后再判断是否进行下一步操作，其有益效果在于可以逐步的对沿空掘进巷道进行控制，属于层层递进的关系，能够更加灵活地对沿空掘进巷道围岩进行控制。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0028]图1为本专利技术实施例的围岩稳定控制方法流程图；
[0029]图2为本专利技术实施例的某工作面倾向剖面炮孔布置图；
[0030]图3为本专利技术实施例的不同高度窄煤柱注浆孔布置示意图；
[0031]图4为本专利技术实施例的窄煤柱侧注浆加固示意图；
[0032]图5为本专利技术实施例的巷道动态补强支护设计剖面示意图；
[0033]图6为本专利技术实施例的巷道锚注一体式柔性锚杆动态补强支护设计断面示意图。
具体实施方式
[0034]需要说明的是，在不冲突的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取窄煤柱沿空掘巷的覆岩结构特征，基于覆岩结构特征的钻孔关键参数，优化设计覆岩预裂爆破参数，基于覆岩预裂爆破参数对窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩进行预裂爆破，实现窄煤柱覆岩切顶卸压，实现应力调控，得到切顶卸压施工效果；基于所述切顶卸压实施效果，对沿空掘巷的窄煤柱进行注浆加固，得到窄煤柱注浆加固效果；基于所述切顶卸压施工效果和所述窄煤柱注浆加固效果，对巷道关键部位进行动态补强支护。2.根据权利要求1所述的适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，其特征在于，优化设计覆岩预裂爆破参数的过程包括：根据沿空掘巷巷道上下区段工作面基本参数、地质资料和回采巷道支护资料，对窄煤柱沿空掘巷巷道地质条件、覆岩参数、巷道围岩地应力分布进行分析，明确结构特征，根据覆岩结构特征设计预裂爆破钻孔关键参数，基于所述钻孔关键参数优化设计覆岩预裂爆破参数。3.根据权利要求2所述的适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，其特征在于，所述钻孔关键参数包括：孔口位置、钻孔长度、钻孔角度、钻孔直径、钻孔间距，所述孔口位置沿巷道走向方向保持在一条直线上，所述钻孔长度根据孔口位置、覆岩预裂爆破层位和钻孔角度确定，所述钻孔角度不超过预设角度值。4.根据权利要求1所述的适用于窄煤柱沿空掘巷围岩稳定控制方法，其特征在于，对窄煤柱沿空掘巷巷道覆岩进行预裂爆破的过程包括：基于设计的覆岩预裂爆破...

【专利技术属性】
技术研发人员：程详，刘雨生，赵光明，袁本庆，顾清恒，周江，李英明，孟祥瑞，杨硕，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：