一种适用于煤层开采过正断层的巷道支护方法

本发明涉及煤矿开发
技术领域：
，具体是一种适用于煤层开采过正断层的巷道支护方法。
背景技术：
：在煤矿进行挖掘时，可能遇到断层。断层是地壳受力发生断裂，沿断裂面两侧岩块发生的显著相对位移的构造。由于断层构造容易诱发冲击地压，冲击地压不仅能造成巷道破坏、人员伤亡、设备损坏，而且还会引起瓦斯、煤尘爆炸，火灾及水灾等灾害，严重威胁矿井的生产安全。我国浅部产煤区资源逐渐枯竭，预计在未来20年，我国多数煤矿将进入超过1000m的开采深度，地应力的大小与深度呈正比关系。断层附近不但静应力高，而且断层活化等动载荷也有诱发冲击失稳的可能性。过断层巷道不同于普通的巷道，断层附近的巷道支护形式有所改变，才能避免冲击地压的发生。目前针对这种深部的小于7m落差的断层，没有发现一种过正断层巷道的支护方法，无法防控断层型冲击地压灾害。技术实现要素：针对上述问题，本发明提出了一种适用于煤层开采过正断层的巷道支护方法。本发明提出的技术方案如下：一种适用于煤层开采过正断层的巷道支护方法，包括以下步骤：s1，确定断层破坏范围：测得破碎区宽度l1，计算出拓展区宽度l2，得出所述断层破坏范围；s2，确定超前预注浆参数：根据巷道埋深选择注浆材料，钻取注浆钻孔并确定注浆压力与流量；s3，确定联合支护参数：先利用工字钢和单体支柱配合进行支护，再采用锚杆、锚索以及金属经纬网进行高强度锚网支护；s4，进行注浆结果验证：利用软件模拟未注浆与注浆的巷道位移变化情况，验证注浆是否控制顶板和帮部的位移。进一步地，在s1中，计算所述拓展区宽度l2所用计算公式为，其中l2为所述拓展区宽度，l1为所述破碎区域，r2为巷道围岩塑性破坏区范围。进一步地，在s2中，所述注浆材料的选择方法为：所述巷道埋深为500-1000m时，注浆材料选用联邦i号(双液)，水灰比为0.8:1；巷道埋深1000-1500m时，注浆材料选用石膏、石灰和硫铝酸钙，配比为3:1:4。进一步地，在s2中，所述注浆压力为8-15mpa，所述注浆流量为20-30l/min。进一步地，在s2中，所述钻孔为三排，从上到下第一排钻取多个钻孔，第二排和第三排均钻取两个钻孔，分别竖直对正所述第一排的钻孔的两端；根据破碎区和扩展区范围确定巷道顶部最中间钻孔深度。进一步地，所述第一排钻孔之间的横向间距为900-1000mm，所述第二排钻孔距离巷帮700-900mm，所述第三排钻孔距离巷道底板600-800mm；所述钻孔直径均为40-50mm。进一步地，在s3中，所述单体支柱型号为dw42-250/110x型，所述工字钢型号为12号；其中，在顺槽断面打设3根单体支柱，在距离巷道左右两帮各180-220mm打设1根单体支柱；位于中间的所述单体支柱距两帮的所述单体支柱间距为2500-2800mm，所述单体支柱排距为1400-1600mm；所述单体支柱初撑力不低于90kn，单体支柱之间使用硬链防倒。进一步地，在s3中，所述锚杆型号为22-m24-2400型，多根锚杆间距和排距均为900-1000mm，顶角锚杆距巷帮200-230mm；所述锚索型号为skp22-1/1720-6300型，矩形布置，每排多根，间距2000mm，排距900-1000mm，距巷帮1600-1800mm，所述锚索均垂直顶板打设；所述金属经纬网采用10号铁丝编织，网格为35mm×35mm，宽度规格为1100mm。进一步地，在s4中，验证所述注浆结果使用的软件为3dec，所述方法适用于深部的落差小于7m的断层。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过计算各参数，并选用合适的支护材料，对于深部的落差小于7m的断层，通过超前预注浆和联合支护的形式穿过断层，实现防冲支护的积极效果，控制顶板和帮部的位移。附图说明图1是本发明流程结构示意图；图2是本发明巷道注浆钻孔布置断面结构示意图；图3是本发明巷道巷道支护断面结构示意图；图4是本发明巷道巷道锚网支护结构示意图；图5是本发明巷道巷道顶板垂直位移数据示意图；图6是本发明巷道巷道帮部水平位移数据示意图；其中，巷道轮廓1、钻孔2、锚索4、锚杆5、工字钢6。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示的一种适用于煤层开采过正断层的巷道支护方法，包括以下步骤：s1，确定断层破坏范围：测得破碎区宽度l1，计算出拓展区宽度l2，得出所述断层破坏范围；s2，确定超前预注浆参数：根据巷道埋深选择注浆材料，钻取注浆钻孔2并确定注浆压力与流量；s3，确定联合支护参数：先利用工字钢6和单体支柱配合进行支护，再采用锚杆5、锚索4以及金属经纬网进行高强度锚网支护；s4，进行注浆结果验证：利用软件模拟未注浆与注浆的巷道位移变化情况，验证注浆是否控制顶板和帮部的位移。以某矿sf213断层为例，走向90°，倾角75°，断距4.5m，巷道埋深+496-+533m，巷道断面为矩形，宽5.6m，高4.2m。由煤层柱状图可知，回采巷道直接顶为砂质泥岩，厚0.6m。老顶为中粒砂岩，厚6.75m。直接底为砂质泥岩，厚0.1m。老底为粉砂岩，厚9.80m。(1)根据现场测得破碎区域l1＝4m，结合公式(1-1)计算出扩展区宽度l2＝2.2m。其中l2为所述拓展区宽度，l1为所述破碎区域，r2为巷道围岩石塑性破坏区范围。(2)根据其巷道埋深为+496-+533m，注浆材料选用联邦i号(双液)，水灰比为0.8:1，注浆压力8～15mpa，注浆流量为20～30l/min。在破碎巷道掘进工作面布置3排钻孔2，与巷道轮廓1等位置关系如图2所示，第一排分别为1-5号钻孔2。第二排钻孔2为6-7号，第三排为8-9号，根据破碎区和扩展区范围确定巷道顶部最中间钻孔2深度3.1m，钻孔2参数如表1所示。1-5号钻孔2与钻孔2横向间距1000mm；6-7号钻孔2距离巷帮800mm，8-9号钻孔2距离巷道底板600mm。钻孔2直径为42mm，按1-9号钻孔2依次施工。其中钻孔2对应参数如表一所示：表一超前预注浆钻孔参数参数1号2号3号4号5号6号7号8号9号外插角/(°)15120121510101515倾角/(°)813151380088(3)由于巷道断面为矩形断面，宽5600mm，高4200mm，采用dw42-250/110x型单体支柱配合12号工字钢6进行支护，巷道支护端面如图3所示，在顺槽断面打设3根单体支柱，在距离巷道左右两帮各200mm打设1根单体支柱，为满足运输及工作面安全出口尺寸需要，中间1根单体支柱距两帮的支柱间距为2545mm，单体支柱排距为1500mm。单体支柱初撑力不低于90kn，单体支柱之间使用硬链防倒。采用22-m24-2400型锚杆5，顶板每排5根单体锚杆5，间、排距1000mm，顶角锚杆5距巷帮200mm。采用skp22-1/1720-6300型锚索4，矩形布置，每排2根，间距2000mm，排距1000mm，距巷帮1700mm，锚索4均垂直顶板打设。采用10号铁丝编织的金属经纬网护顶，网格为35mm×35mm，规格为5600mm×1100mm，巷帮每排r根单体锚杆5，排距1000mm，间距900mm，顶底角锚杆5与顶底板距离300mm。采用10号铁丝编织的金属经纬网护帮，网格为35mm×35mm，规格为4200mm×1100mm。其锚网支护示意图如图4所示。(4)利用3dec模拟未注浆与注浆的巷道位移变化情况，得知注浆改性范围内岩体黏聚力提高20％，抗拉强度增加5kpa，摩擦角增加5°，如图5-6所示，证明利用注浆可以控制顶板和帮部的位移。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本技术的保护范围。当前第1页12