专利名称：一种坚硬石灰岩顶板下薄煤层沿空留巷方法
技术领域：
本发明涉及应用在煤矿井下沿空留巷低成本、高效快速、稳定成型好的沿空留巷方法，其特别适用于在坚硬石灰岩顶板下薄煤层的沿空留巷。
背景技术：
在緑色开采、可持续发展的今天，无煤柱开采技术作为ー个“既老又新”的课题，不但降低了巷道万吨掘进率而且取消了区段间煤柱的煤炭资源损失。说它“老”是因为沿空留巷从上世纪60年代就已经提出并在个别煤矿试验并取得成功；说它是“新”是因为对于沿空留巷的普遍适用性还没有定论，特别是沿空留巷的围岩变形规律和巷旁支护的參数设 计还没有形成规范。在沿空留巷中巷旁支护体需要满足强度足够大、切顶及时、密闭性又好能防漏风、有一定的可缩性来适应基本顶的运动。我国于1991年引了进国外的高水充填技术，先后在不同矿井试验成功了泵送高水速凝充材料巷旁充填技术，这是沿空留巷技术的ー个重大突破。但采用矿用泵送高水固化充填材料进行巷旁充填，施工エ艺复杂，设备占用多，墙体的強度低，很难承受滞后工作面的压力，成本比较高，エ时消耗多。本留巷技术的提出是通过建立巷旁侧力学结构并结合数值模拟做出的，并对合理的切顶厚度经现场试验及时做出调整，最終总结出一种适应本条件下的留巷方法，从而为相同条件下的沿空留巷提供借鉴之作用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供ー种操作简便，施工速度快，低成本、成型好安全高效可靠的无煤柱新型留巷技木。为实现上述目标，本发明所采取的技术方案是结合现场总结出ー套适应本条件下的留巷方法及施工エ艺的留巷技术，其具体实施步骤如下(I)在顺槽内超前工作面25m补打锚杆，所述补打锚杆垂直顺槽的轴线方向打4排锚杆，排距为I. 2m,姆排4根锚杆,锚杆规格为Φ 18 X 2000mm ；(2)贴待留巷位置处的巷道壁布设挡煤木板，同时在待留巷位置处的巷道边缘支设单体液压支柱，单体液压支柱每隔O. Sm布设ー根，单体液压支柱的底部加装大铁鞋，接顶时使用木料接顶，并保证初撑カ不低于9MPa ；(3)工作面采出后，在待留巷位置处沿顺槽方向架设多个方形木垛，木垛接顶接底，木垛与木垛之间中心间距小于等于2. 4m，木垛离巷道上帮边缘至少200mm ；(4)在各木垛之间打挑顶眼，打完挑顶眼后立即在木垛间垒砌矸石袋，其中矸石袋为硬质钢丝袋，并在矸石袋四周支设切顶木点柱，在工作面推过两个控顶距距离后装药挑顶；(5)所述单体液压支柱在滞后工作面45m时回撤出巷道。优选所述装药挑顶包括布置炮眼，炮眼的布置方式为沿木垛边缘进钻，共打3个炮眼，炮眼间距大于等于900mm，炮眼深度小于等于3. 0m。采用上述方案所产生的效用在于本发明通过巷旁架设木垛、垛与垛之间打挑顶眼垒砌矸石袋加切顶木点柱，巷内打锚杆支护，并在靠采空侧巷帮打単体支柱加挡煤木板的方式进行留巷。通过单体支柱、木垛、矸石袋、木点柱共同组成支护体，最終在采空区形成冒落矸石和人工支护体的共同承载体。该沿空留巷操作简便，架设速度快，工人劳动强度低，对工作面生产影响小，成本低，安全可靠性好，具有广泛适用性的特点。
与已有技术相比，本发明优势体现在(I)本发明工人施工难度小、操作方便、エ艺简单，在下区段掘巷时可以预先打锚杆，即加强了巷道支护又为接下来留巷省下エ时。(2)本发明通过巷旁木垛与矸石袋交替垒砌，从而实现了 “软硬结合，刚柔并济”，既满足巷旁顶板适当的下沉又能及时有效地支护顶板。在巷旁侧强制放顶及时切断巷道靠采空区侧的直接顶，有效减小了巷旁充填体所承受的压力，保持巷道稳定性的同时也实现了采空区的封闭，防止漏风和煤的自然发火及有害气体进入工作面。(3)本发明的应用可以使整个采区完全取消区段煤柱，在较大幅度地降低掘进率的同时可使整个采区回采率提高1(Γ15%，缩短采区的准备时间，在该条件下一般可使采区巷道的万吨掘进率降低25 30%。
图I是本发明所述沿空留巷方法中木垛和矸石袋的布置方式平面示意图。附图标记如下I —木垛，2 —木点柱,3—石干石袋。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步详细说明。在坚硬石灰岩顶板(即不垮顶、顶板完整的石灰岩顶板)下，对薄煤层开采过程中，在顺槽内超前工作面25m补打锚杆，沿巷道轴线方向每隔I. 2m打I排锚杆，每排打4根锚杆，每排锚杆中各锚杆的间距从采空侧依次是O. 7m、I. OmU. 5m、I. 5m。打完锚杆紧接着在超前工作面15m的待留巷位置布设I排单体液压支柱(护帮柱)，要求每隔O. Sm打I棵单体液压支柱，支设单体液压支柱时要穿大铁鞋，增强底部稳定性，支柱接顶时要加木料接顶，保证初撑力不低于9MPa，在所支的单体液压支柱ー侧一定要背好挡煤木板来解决巷帮岩石的片帮问题。參见附图1，沿巷道轴线方向紧接着布置木垛，架设木垛时必须清理好底板，做到底板平整，接顶接底严实。木垛支设好后按由下向上、由里向外的顺序将木垛接不实的地方加木楔，确保木垛接顶。架设木垛时应以底面方木平行于工作面为原则，上面以此类推，并在原有“井”字型方形木垛底部两条方木基础上再在中间加设一根，最上面(接顶方木)方木则以垂直工作面为最优。架设木垛时离巷道上帮边缘不宣太近，需离巷帮边缘至少200mm距离，木垛与木垛中心间距小于等于2. 4m，木垛与木垛边缘之间的距离小于等于I. 2m。随着木垛的架设，在木垛之间打挑顶眼，打完挑顶眼后无需装药，立即在木垛之间垒砌硬质钢丝袋制成的矸石袋及在其四周支设切顶木点柱，矸石袋内矸石取自卧底矸石及工作面内出矸。工作面推进一般2个控顶距的距离，或矸石袋滞后工作面3架木垛距离时装药放炮挑顶。装药挑顶过程中需要布置炮眼，炮眼的布置方式为沿木垛边缘进钻，共打3个炮眼，各炮眼间距大于等于900mm，炮眼深度小于等于3. 0m。单体液压支柱滞后工作面45m时再依次把单体液压支柱回撤出巷道。如有需要，可在局部断层和ニ合顶部位另外支设木点柱加强支护。本发明所述的沿空留巷方法特别适用于坚硬石灰岩顶板下的薄煤层，因现场坚硬石灰岩顶多为ニ合顶，通过巷道内及时补打锚杆来形成组合梁(拱)结构，从而提高了顶板的整体強度。
巷旁侧根据“应集多载”及“先柔后刚”支护理念设计木垛与矸石袋交替垒砌，并在木垛侧支设切顶木点柱配合人工強制放顶，及时切落直接顶来降低支护体上的压力。以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式
，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种坚硬石灰岩顶板下薄煤层沿空留巷方法，其特征在于其工艺过程包括以下步骤 (1)在顺槽内超前工作面25m补打锚杆，所述补打锚杆包括垂直顺槽的轴线方向打四排锚杆，排距为I. 2m,每排四根锚杆，锚杆规格为C>18X2000mm; (2)贴待留巷位置处的巷道壁布设挡煤木板，同时在待留巷位置处的巷道边缘支设单体液压支柱，单体液压支柱每隔0. Sm布设一根，单体液压支柱的底部加装大铁鞋，接顶时使用木料接顶，并保证初撑力不低于9MPa ； (3)工作面采出后，在待留巷位置处沿顺槽方向架设多个方形木垛，木垛接顶接底，木垛与木垛之间中心间距小于等于2. 4m，木垛离巷道上帮边缘至少200mm ； (4)在各木垛之间打挑顶眼，打完挑顶眼后立即在木垛间垒砌矸石袋，其中矸石袋为硬质钢丝袋，并在矸石袋四周支设切顶木点柱，在工作面推过两个控顶距距离后装药挑顶； (5)所述单体液压支柱在滞后工作面45m时回撤出巷道。
2.如权利要求I所述的沿空留巷方法，其特征在于所述装药挑顶包括布置炮眼，炮眼的布置方式为沿木垛边缘进钻，共打3个炮眼，炮眼间距大于等于900mm，炮眼深度小于等于 3. Om0
全文摘要
一种坚硬石灰岩顶板下薄煤层沿空留巷方法，其特征在于(1)在顺槽内超前工作面25m补打锚杆；(2)贴待留巷位置处的巷道壁布设挡煤木板，同时在该处的巷道边缘支设单体液压支柱；(3)工作面采出后在待留巷位置沿顺槽方向架设多个方形木垛；(4)在各木垛之间打挑顶眼，在工作面推过两个控顶距距离后装药挑顶；(5)所述单体液压支柱在滞后工作面45m时回撤出巷道。
文档编号E21D11/00GK102678123SQ20121015941
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者亓佳利, 段会强, 王付清, 赵庆杰, 郭忠平 申请人:山东科技大学