顶柱回采巷道岩体的加固方法
【专利摘要】本发明涉及矿山开采技术领域，公开了一种顶柱回采巷道岩体的加固方法，采用凿岩机械在顶柱回采巷道的顶部岩体上平行布置上向呈扇形分布的加固孔，在开凿的加固孔全深度范围内设置金属钎杆，并填充砂浆；当加固孔填充满砂浆凝固后，在金属钎杆的外露部分套接上托盘，使托盘上表面紧贴加固孔底部周围的回采巷道的顶壁上，托盘与金属钎杆焊接在一起。本发明在矿山井下空场顶柱回采巷道的顶壁上布设加固孔，在加固孔内放置金属钎杆，在金属钎杆的周围填充砂浆，将顶柱岩体有效地悬吊起来，起到组合梁的支撑作用，使得回采巷道的顶壁得到有效地加固，能够防止顶柱岩体发生应力突变、位移。
【专利说明】
顶柱回采巷道岩体的加固方法
技术领域
[0001]本发明涉及矿山开采技术领域，具体的说是一种安全可靠的顶柱回采巷道岩体的加固方法，应用于矿山井下空场顶柱岩体的加固。
【背景技术】
[0002]我单位矿山使用空场嗣后充填采矿法进行矿石的开采，矿块分为矿房、顶柱、间柱、底柱四个部分，矿块长50?80米，宽30米，阶段高度60米，凿岩分段高度12?14米，矿房宽度20米，间柱宽度10米，顶柱高度10米，堑沟拉底分段高13米，回采顺序是先采矿房，矿房采空区用尾砂胶结充填，然后回采顶柱、再回采间柱，最后回采底柱。
[0003]顶柱要在矿房回采结束后用水泥尾砂胶结充填，才能进入开采阶段，顶柱开采时间与矿房开采时间间隔达2?3年。顶柱在矿房回采形成面积大于100m2以上的空区，在2?3年的暴露下会产生应力释放，导致顶柱岩体内的节理和裂隙进一步发育，加大顶柱岩体的破碎程度。企业经常采用普通锚杆对顶柱巷道顶板进行加固，但是加固并不牢固，在实际开采过程中会出现顶板塌落、大块产出率高、出矿效率低、回采效果差等问题，不能满足生产与安全的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种顶柱回采巷道岩体的加固方法，以解决顶柱回采巷道岩体在长时间、大面积暴露后采用锚杆加固不牢靠的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为:
一种顶柱回采巷道岩体的加固方法，它包括以下步骤:
步骤一、采用凿岩机械在顶柱回采巷道的顶部岩体上平行布置上向呈扇形分布的加固孔，加固孔的排面角为90°，直径为60-70mm，排距为4.8米，孔底距3.0?3.6米，深度4~5米，每排孔数3~4个，前后排采用交错布置方式；
步骤二、在步骤一所开凿的加固孔全深度范围内设置金属钎杆，金属钎杆的底端延伸出加固孔孔外部15-30cm，在金属钎杆的周围填充砂楽；
步骤三、当加固孔填充满砂浆凝固后，在金属钎杆的外露部分套接上托盘，使托盘上表面紧贴加固孔底部周围的回采巷道的顶壁上，托盘与金属钎杆焊接在一起。
[0006]优选的，所述金属钎杆由爆破炮孔凿岩时废弃的外带螺纹的钎杆经内设螺纹的连接套筒连接而成。
[0007]优选的，所述托盘为中心设置圆形钻孔的钢板，其长宽高的尺寸为200X 150 X12mm0
[0008]本发明具有以下有益效果:
(I)本发明在矿山井下空场顶柱回采巷道的顶壁上布设加固孔，在加固孔内放置金属钎杆，在金属钎杆的周围填充砂浆，将顶柱岩体有效地悬吊起来，起到组合梁的支撑作用，使得回采巷道的顶壁得到有效地加固，能够防止顶柱岩体发生应力突变、位移； (2)本发明所述的技术方案与原来采用锚杆加固方式相比，采矿效果明显改善，巷道顶板没有出现塌落、垮塌现象，大块率由26%降低到7%，出矿效率由80吨/台班提高到110吨/台班，损失率由28%降低到12%，贫化率由26%降低到18.6%。该顶柱岩体加固方法在现场已使用三年半时间，成功解决了顶柱采矿时遇到的安全和技术问题；
(3)本发明所述的金属钎杆采用井下采矿过程中爆破炮孔凿岩时报废的接杆式钎具，由废旧的钎杆和连接套筒组成，钎杆外带螺纹丝，连接套筒内设螺纹丝，金属钎杆通过连接套筒可随意延长；
(4)本发明采用废旧物资回收利用，成本低廉，加固现场施工简单、操作方便，是一种安全、可靠的岩体加固方法。
【附图说明】
[0009]图1是顶柱回采巷道岩体加固孔排布图；
图2是图1中加固孔内部结构示意图；
图3是图1中金属钎杆的结构示意图；
图中:1、岩体，2、加固孔，3、回采巷道，4、金属钎杆，5、连接套筒，6、砂浆，7、托盘。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0011]如图1至图3所示的一种顶柱回采巷道岩体的加固方法，它包括以下步骤:
步骤一、采用凿岩机械在顶柱回采巷道3的顶部岩体上平行布置上向呈扇形分布的加固孔2，加固孔2的排面角为90°，直径为60-70mm，排距为4.8米，孔底距3.0-3.6米，深度4?5米，每排孔数>4个，前后排采用交错布置方式；
步骤二、在步骤一所开凿的加固孔2全深度范围内设置金属钎杆4，金属钎杆4的底端延伸出加固孔2孔外部15-30cm，在金属钎杆4的周围填充砂浆6 ；
步骤三、当加固孔2填充满砂浆凝固后，在金属钎杆4的外露部分套接上托盘7，使托盘7上表面紧贴加固孔2底部周围的回采巷道3的顶壁上，托盘7与金属钎杆4焊接在一起。
[0012]金属钎杆4由爆破炮孔凿岩时废弃的外带螺纹的钎杆经内设螺纹的连接套筒5连接而成，金属钎杆通过连接套筒可随意延长。
[0013]托盘7为中心设置圆形钻孔的钢板，其长宽高的尺寸为200 X 150 X 12mm。
[0014]本发明在矿山井下空场顶柱回采巷道的顶壁上布设加固孔，在加固孔内放置金属钎杆，在金属钎杆的周围填充砂浆，将顶柱岩体有效地悬吊起来，起到组合梁的支撑作用，使得回采巷道的顶壁得到有效地加固，能够防止顶柱岩体发生应力突变、位移。
[0015]本发明所述的技术方案与原来采用锚杆加固方式相比，采矿效果明显改善，巷道顶板没有出现塌落、垮塌现象，大块率由26%降低到7%，出矿效率由80吨/台班提高到110吨/台班，损失率由28%降低到12%，贫化率由26%降低到18.6%。该顶柱岩体加固方法在现场已使用三年半时间，成功解决了顶柱采矿时遇到的安全和技术问题。
【主权项】
1.一种顶柱回采巷道岩体的加固方法，其特征在于:它包括以下步骤: 步骤一、采用凿岩机械在顶柱回采巷道(3)的顶部岩体上平行布置上向呈扇形分布的加固孔(2)，加固孔(2)的排面角为90°，直径为60-70mm，排距为4.8米，孔底距3.0?3.6米，深度4~5米，每排孔数3~4个，前后排采用交错布置方式； 步骤二、在步骤一所开凿的加固孔(2)全深度范围内设置金属钎杆(4)，金属钎杆(4)的底端延伸出加固孔(2)孔外部15-30cm，在金属钎杆(4)的周围填充砂楽(6)； 步骤三、当加固孔(2)填充满砂浆凝固后，在金属钎杆(4)的外露部分套接上托盘(7)，使托盘(7)上表面紧贴加固孔(2)底部周围的回采巷道(3)的顶壁上，托盘(7)与金属钎杆(4)焊接在一起。2.根据权利要求1所述的顶柱回采巷道岩体的加固方法，其特征在于:所述金属钎杆(4)由爆破炮孔凿岩时废弃的外带螺纹的钎杆经内设螺纹的连接套筒(5)连接而成。3.根据权利要求1所述的顶柱回采巷道岩体的加固方法，其特征在于:所述托盘(7)为中心设置圆形钻孔的钢板，其长宽高的尺寸为200 X 150 X 12mm。
【文档编号】E21D20/02GK105888687SQ201610252641
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】李德忠, 蔡立丰, 张国勇, 王建军, 王志远, 高闻宇
【申请人】西北矿冶研究院