【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巷道支护，具体涉及一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法。
技术介绍
1、我国井工煤矿安全开采过程中，一般同一煤层相邻工作面间需留设一定宽度(10-45m)的保护煤柱，造成一定煤炭资源浪费。随着我国能源需求量的增加，部分矿井开始采用在采空区一侧回采巷道留小煤柱沿空掘巷的方式进行煤炭开采，可以有效回收煤炭资源，提升矿井效益。但随着煤矿开采深度、强度的增加，小煤柱沿空巷道维护越发困难，严重制约工作面推进速度。
2、煤柱的破坏影响到巷道周围支护圈的稳定，维持沿空巷道稳定性首先要保证煤柱的稳定。由于沿空巷道掘进后，巷道顶板岩层挠曲运动引起支承压力重新分布，煤体上方顶板以一定的垮落角依次向采空区延伸，形成组合悬臂梁结构，悬露顶板及部分覆岩重量被转移到实体煤上，沿空巷道周围岩体遭受强烈的变形应力，随之发生较大变形，沿空侧煤柱进入塑性破裂状态，并向着巷内和采空区两个方向坍塌，因此可以通过采用切顶泄压区域治理技术，破坏沿空巷道采空区侧悬顶长度，降低煤柱承载，有效提升煤柱安全性、稳定性，此外还可以通过巷道表面喷浆、注浆加固等方法进行沿空巷道的加固。
3、巷道表面喷浆、注浆加固等方法常应用于小煤柱沿空巷道的加固中。传统喷浆材料大多为混凝土材料，存在着较多缺陷，传统喷射混凝土材料喷浆回弹量大，造成材料浪费，水灰比随意性大，强度不易控制，耐久性不佳，容易在长时间或恶劣环境下产生裂缝、龟裂等现象，使用寿命大幅缩短，并对安全性、稳定性产生影响，不适合沿空掘巷沿空侧喷浆封闭使用。
技术实现
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决目前巷道喷浆加固存在的安全性、稳定性不佳的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，包括如下步骤：
4、s1、首先随上区段工作面回采，在上区段工作面运输顺槽靠煤柱侧回采巷道实施深孔爆破切顶，实现区域泄压，切缝垂直巷道顶板或向临近工作面内部倾斜；
5、s2、通过数值模拟方法，综合分析切顶卸压参数与煤柱宽度的关系，沿空巷道应力分布、塑性区分布、围岩变形情况，结合煤柱极限平衡理论计算，进行煤柱留设宽度优化；
6、s3、随小煤柱沿空巷道掘进，滞后沿空巷道迎头喷涂新型韧性薄喷材料，该喷涂作业随巷道掘进作业并行推进；
7、s4、待巷道表面喷层硬化，对沿空巷道煤柱进行高压注浆加固。
8、本申请提出一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，通过切顶护巷技术、新型韧性薄喷材料与高压注浆工艺的组合应用，通过改善沿空巷道应力环境、煤柱注浆改性以及喷涂支护工艺协同，实现小煤柱沿空巷道的快速加固，有效提升小煤柱沿空巷道安全性、稳定性。
9、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s1中在上区段工作面运输顺槽靠煤柱侧，回采巷道超前回采工作面60m外实施钻孔深孔爆破切顶，实现区域泄压。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s2中，考虑裂隙带发育高度范围内的断裂岩梁从巷道断面中线至采空区范围内的重量，煤柱承载可由以下计算公式计算：
11、
12、式中，q为煤柱承载；a为煤柱宽度；b为沿空巷道宽度；h为裂隙带高度；θ为切顶角；γ为工作面上覆岩层容重。
13、作为本专利技术进一步的方案：所述切顶线贴近煤柱布置，切缝与上区段工作面回采巷道顶板垂线夹角范围为：0°≤θ≤20°。
14、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s2中煤柱留设宽度范围为4-5m。
15、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s3中新型韧性薄喷材料的主要成分为：超细特种水泥、超细铝酸盐水泥、纳米硅粉、再分散胶粉、无机增稠剂以及无机触变剂。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述新型韧性薄喷材料可进行重复喷涂，一遍喷涂厚度为3～5mm，喷层厚度最小为3mm，最厚一般不超过5mm。
17、作为本专利技术进一步的方案：所述新型韧性薄喷材料喷涂位置滞后掘进巷道迎头不超过60m。
18、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s4中注浆区域表面韧性薄喷材料喷涂层硬化后，进行高压注浆，注浆压力最高可达20mpa。
19、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s4中注浆浆液为水泥浆、化学浆或其他适合于煤矿巷道加固的注浆浆液。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、首先，本申请提出一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，通过切顶护巷技术、新型韧性薄喷材料与高压注浆工艺的组合应用，通过改善沿空巷道应力环境、煤柱注浆改性以及喷涂支护工艺协同，实现小煤柱沿空巷道的快速加固，有效提升小煤柱沿空巷道安全性、稳定性；
22、其次，本申请通过注浆加固，对沿空侧煤柱进行改性，提升煤柱强度的方法也常用于沿空侧煤柱的加固上，可有效隔绝采空区，最大限度降低采空区瓦斯或其他有害气体、采空区积水进入沿空掘巷，并隔绝空气进入采空区，降低采空区煤层自燃现象，对小煤柱沿空巷道的加固可以起到较大作用，但注浆加固方法同时也存在浆液可注性差、注浆压力难以提升、渗透性差、易漏浆等缺陷；
23、最后，本申请针对从传统混凝土喷浆的诸多缺陷，研发一种新型薄喷材料，具备与煤岩体表面粘附力强、固化物本体压拉剪强度高、拉伸变形大(>30％)、抗折抗弯挠度大、耐久性好、顶立面喷涂不流挂、表干和硬化时间快、绝对阻燃和抗静电等优点，可以快速封闭围岩固结、增强煤壁、围岩护表强度，协同锚杆网支护，有效保障巷道围岩整体稳定性。
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1.一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤S1中在上区段工作面运输顺槽靠煤柱侧，回采巷道超前回采工作面60m外实施钻孔深孔爆破切顶，实现区域泄压。
3.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤S2中，考虑裂隙带发育高度范围内的断裂岩梁从巷道断面中线至采空区范围内的重量，煤柱承载可由以下计算公式计算：
4.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述切顶线贴近煤柱布置，切缝与上区段工作面回采巷道顶板垂线夹角范围为：0°≤θ≤20°。
5.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤S2中煤柱留设宽度范围为4-5m。
6.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤S3中新型韧性薄喷材料的主要成分为：超细特种水泥、超细铝酸盐水泥、纳米硅粉、再分散胶
7.根据权利要求6所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述新型韧性薄喷材料喷层通过胶结作用连接岩体，形成局部复合承载拱结构。
8.根据权利要求6所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述新型韧性薄喷材料可进行重复喷涂，一遍喷涂厚度为3～5mm，喷涂层厚度最小为3mm，最厚一般不超过5mm。
9.根据权利要求6所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述新型韧性薄喷材料喷涂位置滞后掘进巷道迎头不超过60m。
10.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤S4中注浆区域表面韧性薄喷材料喷层硬化后，进行高压注浆，注浆压力最高可达20MPa；注浆浆液为水泥浆、化学浆或其他适合于煤矿巷道加固的注浆浆液。
...【技术特征摘要】
1.一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤s1中在上区段工作面运输顺槽靠煤柱侧，回采巷道超前回采工作面60m外实施钻孔深孔爆破切顶，实现区域泄压。
3.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤s2中，考虑裂隙带发育高度范围内的断裂岩梁从巷道断面中线至采空区范围内的重量，煤柱承载可由以下计算公式计算：
4.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述切顶线贴近煤柱布置，切缝与上区段工作面回采巷道顶板垂线夹角范围为：0°≤θ≤20°。
5.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征在于：所述步骤s2中煤柱留设宽度范围为4-5m。
6.根据权利要求1所述的一种小煤柱沿空掘巷切顶护巷薄喷注浆加固方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：张五一，张泽心，阚甲广，马洋洋，穆军，彭大鹏，杜长全，刘曙光，王彬礼，郭海峰，赵方祥，訾双双，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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