专利名称：一种煤层巷道过采空区的支护方法
技术领域：
本发明一种煤层巷道过采空区的支护方法，属于煤系地层巷道支护的技术范畴， 具体是一种在外加交流电场作用下对过采空区的煤层巷道进行临时支护和永久支护的方法，目的是提高采空区再生围岩整体强度、稳定性和自身承载能力。
背景技术：
随着国民经济对煤炭需求的日益增加，煤炭产量逐年上升，煤炭开采强度不断加大。在煤炭资源整合时，一座兼并重组矿井往往由几个小煤窑组成，这些小窑在开采煤炭资源时由于只采不充、采矿方法选择不当、采空区处理不及时和破坏保安煤柱等原因，留下了大量采空区。小窑开采形成空区的时间普遍比较久远，采空区上覆岩层发生了变形和运移， 所留空间基本处于填满状态，但又不像原岩那样坚固充实，存在大量孔、裂隙，局部还存在没有充填满的地段，采空区围岩呈现出松软破碎、稳定性和坚固性差、应力集中、地下导水突水通道多和承载能力弱等特点，这给兼并重组矿井的巷道支护带来很大困难。因此，煤层巷道过采空区支护也就成为兼并重组矿井所面临的一个重要问题。小窑在一次开采后，破坏了原岩静态平衡状态，使得采空区原岩应力发生变化，并为建立平衡而重新分布，当达到临界状态时，就会发生围岩破坏和移动，随着煤炭开采范围不断扩大，围岩被进一步破坏和移动，导致岩体崩落，引发大面积顶板冒落和围岩移动等事故，给煤矿安全生产带来了严重的安全隐患。采空区支护的实质是转移围岩应力集中部位， 缓和应力集中程度，使应力达到新的相对平衡，以控制和管理地压，保证煤矿安全生产。现有的煤层巷道支护方法主要为高强度棚架、混凝土反拱、料石砌碹、锚网喷支护和注浆封闭与加固等。针对采空区上覆岩层冒落带、裂缝带和整体弯曲带对采空区围岩稳定性的影响， 当采空区围岩变形位移严重、动压集中时，上述支护方式不能满足煤层巷道过采空区的围岩稳定性要求。
发明内容
本发明一种煤层巷道过采空区的支护方法，目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提出一种交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法，从而提高采空区再生围岩整体强度、稳定性和自身承载能力。本发明一种煤层巷道过采空区的支护方法，其特征在于是一种在外加交流电场作用下对过采空区的煤层巷道进行临时支护和永久支护相结合的方法，该方法就是将煤层巷道过采空区先进行临时支护，在小导管双液注浆后施加交流电场，在电渗和电泳电动效应的作用下，增大浆液扩散半径，再进行永久支护，方式为锚网喷或料石砌碹，具体的步骤为I、先对煤层巷道2轮廓线以外的采空区再生围岩1进行临时支护，按照外插角为 10° 30°和环向间距为600 1200mm超前打入小导管3，小导管长度为1600 洸OOmm ；II、搭建交流电场注浆系统，该系统的主要部件包括采空区再生围岩1、煤层巷道2、小导管3、双液浆4和交流电场5 ；III、在小导管3内注入双液浆4，外加交流电场5，电压为660 1140V，掺和剂为酸性电解质 Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,浓度为 410g · Γ1 ；IV、当浆液扩散半径大于ail时，停止交流电场作用，再对采空区再生围岩1进行永久支护，方式为锚网喷或料石砌碹。本发明一种交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法与现有煤层巷道支护方法相比较，具有以下突出的实质性特点和显著的效果1、本发明一种交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法，是一种临时支护和永久支护相结合的支护方法，其特征在于临时支护是在小导管双液注浆后施加交流电场， 在电渗和电泳等电动效应的作用下，增大浆液扩散半径，使得双液浆充分充填采空区再生围岩内部的孔、裂隙，对采空区再生围岩进行重新加固，使其形成整体围岩的支护方法；2、本发明一种交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法，双液注浆后在交流电场作用下，浆液扩散半径大于ail，采空区再生围岩整体强度提高230%以上；3、本发明一种交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法，广泛用于煤矿矿井采掘工程中的井筒施工、开拓巷道施工、准备巷道施工、硐室施工等方面。
图1为煤层巷道过采空区支护中的交流电场布置方式。图中采空区再生围岩1、煤层巷道2、小导管3、双液浆4和交流电场5，标识为a 的小导管3和交流电场5的a端相连接，标识为b的小导管3和交流电场5的b端相连接。 图1(a)是煤层巷道过采空区支护中的交流电场布置正视图；图1(b)是煤层巷道过采空区支护中的交流电场布置侧视图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步的说明。实施方式1:由本发明交流电场作用下煤层巷道过采空区的支护方法对过采空区的井底车场进行支护。支护过程为I、先对某矿15#煤层井底车场轮廓线以外的采空区再生围岩进行临时支护，按照外插角为15°和环向间距为600mm超前打入小导管，小导管长度为1600mm;II、搭建交流电场注浆系统，该系统的主要部件包括采空区再生围岩、井底车场、 小导管、水泥浆和交流电场；III、在小导管内注入水泥浆，外加交流电场，电压为660V，掺和剂为酸性电解质 Na2SiO3,浓度为 32g · Γ1 ；IV、当浆液扩散半径大于2. 5m时，停止交流电场作用，再对采空区再生围岩进行永久支护，支护方式为料石砌碹。采空区再生围岩整体强度提高260%。实施方式2 按照图1所示的煤层巷道过采空区支护中的交流电场布置方式对某矿15#煤层采区辅助运输巷进行临时支护，小导管外插角为10°，小导管长度为2000mm，永久支护为锚网喷支护，采空区再生围岩整体强度提高350%。其它同实施方式1。
实施方式3 按照图1所示的煤层巷道过采空区支护中的交流电场布置方式对某矿15#煤层采区回风巷进行临时支护，小导管长度为2200mm，永久支护为锚网支护，采空区再生围岩整体强度提高观0%。其它同实施方式1。
权利要求
1. 一种煤层巷道过采空区的支护方法，其特征在于是一种在外加交流电场作用下对过采空区的煤层巷道进行临时支护和永久支护相结合的方法，该方法就是将煤层巷道过采空区先进行临时支护，在小导管双液注浆后施加交流电场，在电渗和电泳电动效应的作用下， 增大浆液扩散半径，再进行永久支护，方式为锚网喷或料石砌碹，具体的步骤为I、先对煤层巷道2轮廓线以外的采空区再生围岩1进行临时支护，按照外插角为 10° 30°和环向间距为600 1200mm超前打入小导管3，小导管长度为1600 洸OOmm ；II、搭建交流电场注浆系统，该系统的主要部件包括采空区再生围岩1、煤层巷道2、小导管3、双液浆4和交流电场5 ；III、在小导管3内注入双液浆4，外加交流电场5，电压为660 1140V，掺和剂为酸性电解质 Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,浓度为 0 410g · Γ1 ；IV、当浆液扩散半径大于an时，停止交流电场作用，再对采空区再生围岩1进行永久支护，方式为锚网喷或料石砌碹。
全文摘要
一种煤层巷道过采空区的支护方法，属于煤系地层巷道支护的技术范畴，采用临时支护和永久支护相结合，其特征在于临时支护是在小导管双液注浆后施加交流电场，在电渗和电泳电动效应的作用下，增大浆液扩散半径，使得双液浆充分充填采空区再生围岩内部的孔、裂隙，对采空区再生围岩进行重新加固，使其形成整体围岩。目的是提高采空区再生围岩整体强度、稳定性和自身承载能力。本方法与现有的煤层巷道过采空区支护方法相比，采空区再生围岩整体强度提高230％以上。
文档编号C25D13/02GK102505949SQ20111036179
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月12日 优先权日2011年11月12日
发明者于喜东, 孔金龙, 孙春伟, 李风珍, 王东, 贾存华, 郑铜镖, 陈军胜, 韩浩 申请人:山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司