一種堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及煤礦巷道維護及沿空小煤柱穩(wěn)定問題，具體設(shè)及一種堅硬直接頂下大 采高工作面沿空小煤柱巷道支護技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 上區(qū)段工作面開采之后，沿空巷道位置上覆巖層結(jié)構(gòu)的形成與頂板巖層的性質(zhì)、 厚度及采高相關(guān)。在厚煤層大采高堅硬直接頂條件下，小煤柱沿空巷道頂板上方經(jīng)常形成 如圖1所示的斷塊A、B、C較接在一起的結(jié)構(gòu)體系，斷塊B回轉(zhuǎn)后一端在沿空巷道頂板上方 與斷塊A較接，另一端在采空區(qū)觸桿，與采空區(qū)中的斷塊C較接結(jié)構(gòu)，形成相對比較穩(wěn)定的 擱體梁結(jié)構(gòu)。當(dāng)擱體梁結(jié)構(gòu)W及其上的上覆巖層結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定時，頂板結(jié)構(gòu)將全部頂板載 荷傳遞給巷道實體煤側(cè)煤體，使其大面積上承受著高強度的支承壓力，需要對其加強支護； 當(dāng)斷塊間較接結(jié)構(gòu)受到破壞時，沿空小煤柱的穩(wěn)定性將受到破壞，使得沿空巷道表現(xiàn)為巷 道頂板不均勻下沉、煤柱的碎漲破壞、兩幫移近、巷道底鼓，需要對沿空小煤柱及其上關(guān)鍵 斷塊B進行支護，W確保沿空巷道和沿空煤柱的穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤 柱巷道支護方法，通過綜合采用了六個個措施阻止堅硬頂板斷塊對沿空小煤柱穩(wěn)定性的影 響，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有支護強度高、支護效果好、成本低的優(yōu)點。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)手段： 一種堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特征是；通過W下步驟 實現(xiàn)的： 針對小煤柱沿空巷道堅硬直接頂斷塊A、斷塊B和斷塊C相互的較接結(jié)構(gòu)，W堅硬直接 頂斷裂線一一斷塊A與斷塊B的較接線為界對巷道頂板載荷實行非均稱支護： 在斷裂線兩側(cè)頂板上施工護頂?shù)捻敯逶鰪婂e桿，使堅硬直接頂斷塊和斷塊在咬合點附 近的巖體呈=向受力狀態(tài)，確保斷塊B、斷塊A在斷裂線上保持穩(wěn)定的較接關(guān)系； 在堅硬直接頂斷裂線沿空側(cè)頂板上施工一定密度的懸吊錯索，把沿空小煤柱上方的堅 硬直接頂斷塊B懸吊在上覆基本頂巖層上，防止較接結(jié)構(gòu)意外破壞后斷塊B對沿空小煤柱 的產(chǎn)生破壞； 在堅硬直接頂斷裂線斷塊A實體煤側(cè)頂板上施工一定密度的組合錯索，將實體煤側(cè)堅 硬的斷塊A組合成整體，避免斷裂線咬合點鉛垂載荷對斷塊A的彎曲、離層的破壞； 使用小煤柱增強錯桿給予沿空小煤柱W足夠的水平錯固力，使得其上堅硬直接頂斷塊 載荷在沿空小煤柱內(nèi)部裂隙面上形成的種種力學(xué)關(guān)系處于平衡； 使用沿空小煤柱底部定位錯索、沿空小煤柱頂部定位錯索將沿空小煤柱固定在堅硬頂 板和煤層底板之間，用定位錯索的錯固力與采空區(qū)充填桿石碎漲產(chǎn)生的水平推力平衡，防 止沿空小煤柱整體向巷道內(nèi)移，并產(chǎn)生巷道底臓現(xiàn)象； 采用側(cè)幫錯桿、側(cè)幫錯索禪合支護的方法，平衡其高支承壓力對巷道煤幫的破壞作用。
[0005] 進一步的，護頂錯桿使用全長粘結(jié)錯固，給堅硬直接頂提供足夠的初錯力。
[0006] 進一步的，沿空小煤柱頂部定位錯索按照仰角施工，深入到堅硬直接頂斷塊B(8) 巖層中ImW上；沿空小煤柱底部定位錯索采用俯角施工，深入到底板巖層中ImW上。
[0007] 進一步的，懸吊錯索承受的荷載和支護密度計算方法： 較接點沿空側(cè)巷道方向單位長度上錯索承受的荷載Q為斷塊B重力的一半，即為：
【主權(quán)項】
1. 一種堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特征是：通過以下步 驟實現(xiàn)的： 針對小煤柱沿空巷道堅硬直接頂斷塊A(12)、斷塊B(8)和斷塊C(7)相互的鉸接結(jié) 構(gòu)，以堅硬直接頂斷裂線一一斷塊A(12)與斷塊B(8)的鉸接線為界對巷道頂板載荷實行 非均稱支護： 在斷裂線兩側(cè)頂板上施工護頂?shù)捻敯逶鰪婂^桿（9)，使堅硬直接頂斷塊（12)和斷塊 (8)在咬合點附近的巖體呈三向受力狀態(tài)，確保斷塊B(8)、斷塊A(12)在斷裂線上保持穩(wěn) 定的鉸接關(guān)系； 在堅硬直接頂斷裂線沿空側(cè)頂板上施工一定密度的懸吊錨索（10)，把沿空小煤柱（2) 上方的堅硬直接頂斷塊B(8)懸吊在上覆基本頂巖層（13)上，防止鉸接結(jié)構(gòu)意外破壞后斷 塊B(8)對沿空小煤柱（2)的產(chǎn)生破壞； 在堅硬直接頂斷裂線斷塊A(12)實體煤側(cè)頂板上施工一定密度的組合錨索（11 )，將實 體煤側(cè)堅硬的斷塊A(12)組合成整體，避免斷裂線咬合點鉛垂載荷對斷塊A(12)的彎曲、 離層的破壞； 使用小煤柱增強錨桿（5)給予沿空小煤柱（2)以足夠的水平錨固力，使得其上堅硬直 接頂斷塊載荷在沿空小煤柱（2)內(nèi)部裂隙面上形成的種種力學(xué)關(guān)系處于平衡； 使用沿空小煤柱底部定位錨索（3)、沿空小煤柱頂部定位錨索（6)將沿空小煤柱（2)固 定在堅硬頂板和煤層底板之間，用定位錨索的錨固力與采空區(qū)（4)充填矸石碎漲產(chǎn)生的水 平推力平衡，防止沿空小煤柱（2)整體向巷道內(nèi)移，并產(chǎn)生巷道底臌現(xiàn)象； 采用側(cè)幫錨桿（14)、側(cè)幫錨索（15)耦合支護的方法，平衡其高支承壓力對巷道煤幫的 破壞作用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特 征是：護頂錨桿（9)使用全長粘結(jié)錨固，給堅硬直接頂提供足夠的初錨力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特 征是：沿空小煤柱頂部定位錨索（6)按照仰角施工，深入到堅硬直接頂斷塊B(8)巖層中Im 以上；沿空小煤柱底部定位錨索（3)采用俯角施工，深入到底板巖層中Im以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特 征是：懸吊錨索（10)承受的荷載和支護密度計算方法： 鉸接點沿空側(cè)巷道方向單位長度上錨索承受的荷載Q為斷塊B重力的一半，即為：
式中：Q-巷道方向單位長度上錨索承受的荷載，kN/m; L一上區(qū)段頂板周期來壓步距，m;h-堅硬直接頂厚度，m; y-堅硬直接頂巖層的體積力，kN/m3; S-上區(qū)段工作面長度，m; 鉸接點沿空側(cè)，確保堅硬直接頂斷塊B穩(wěn)定沿巷道方向的錨索支護密度為：
式中：《 -巷道方向單位長度上錨索承受的荷載，kN/m; ^ 一單根錨索的極限荷載，kN/m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堅硬直接頂下大采高工作面沿空小煤柱巷道支護方法，其特征在于：第一，對巷道兩幫煤壁用加長錨桿進行加長錨固；第二，對靠近巷道兩幫煤壁的肩部頂板采用阻剪錨桿和阻剪錨索進行復(fù)合支護，利用阻剪錨桿和阻剪錨索的阻剪管對肩部頂板巖層層面或裂隙間的剪切力進行約束；第三，在巷道中部使用高強錨索將煤層頂板、軟巖頂板或復(fù)合頂板錨固在堅硬頂板上，減少其彎曲度，防止彎曲破壞。本發(fā)明根據(jù)巷道不同部位的變形特征使用不同性能的錨桿，施工簡單、方便，施工速度快，工效高，對深井開采時的軟巖頂板、復(fù)合頂板和破碎頂板的控制效果好，支護結(jié)構(gòu)的承載能力強，巷道返修率較低。
【IPC分類】E21D20-00
【公開號】CN104712348
【申請?zhí)枴緾N201410755207
【發(fā)明人】蔣金泉, 代進, 王春耀, 崔慶林, 鄭有雷, 孫振中, 桂兵, 秦廣鵬, 孟慶新
【申請人】山東科技大學(xué), 兗州煤業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月11日