一种用于工作面端头采空区放顶的方法与流程

本发明涉及一种采空区放顶的方法，尤其涉及一种用于工作面端头采空区放顶的方法。

背景技术：

在煤矿生产过程中，随着工作面向前推进，采空区顶板周期性成“O-X”破断。工作面端头位置采空区顶板悬露面积过大，易造成工作面上隅角瓦斯集聚，给矿井生产带来极大安全隐患。

在现有相关技术中，通常在煤炭开采过程中，首先对工作面端头位置的顶板钻孔，然后在钻孔内装填炸药爆破，或对钻孔注高压水对顶板进行水压制裂，或直向钻孔内注入膨胀破碎剂对顶板造成破坏。因采空区禁止人员进入，故而钻孔放顶工作只能在紧邻工作面端头位置进行，若顶板悬露面积较大，难以对采空区较深处悬露的顶板进行放顶工作。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种用于工作面端头采空区放顶的方法，该方法利用中空注浆锚杆向顶板岩体中注入体积可膨胀的化学浆液的方法中来破碎放顶，较原有技术相比，不需在放顶时钻孔而简化了放顶工序，降低放顶成本，同时也能对采空区较深处的顶板进行放顶工作。

根据本发明一种用于工作面端头采空区放顶的方法，向顶板中注入体积可膨胀的化学浆液，从而破碎顶板岩体进行放顶，其特征在于，包括步骤①：掘进回采巷道时，该回采巷道顶板采用中空注浆锚杆进行支护；步骤②：将所述中空注浆锚杆与注浆管连接；步骤③：工作面向前推进，所述工作面端头的后方采空区顶板悬露一定长度后，由临近采空区一侧向工作面方向，对位于所述采空区的所述中空注浆锚杆依次注入所述体积可膨胀的化学浆液。所述化学浆液在顶板岩体内膨胀，由于悬露的顶板临近采空区一侧具有一定自由面，则顶板岩体受到所述化学浆液膨胀产生的压力破碎垮落，之后将工作面前方的所述中空注浆锚杆与所述注浆管相连，等待下次注浆放顶。

回采巷道顶板采用所述中空注浆锚杆支护，且所述中空注浆锚杆直接作为放顶的注浆锚杆，不需要再单独对顶板进行钻孔，使放顶工序更为简单，成本降低。所述中空注浆锚杆分布在位于工作面后方采空区的回采巷道顶板上，使得注浆范围更广，针对工作面上隅角的顶板放顶效果更好。

另外，根据本发明实施例的一种用于工作面端头采空区放顶的方法，还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例的一种采空区放顶的方法，所述步骤②中采用的所述中空注浆锚杆为两腔式锚杆；所述体积可膨胀的化学浆液由两种不同浆液组成，所述两种不同浆液在分开状态下不发生体积膨胀，而在混合状态下发生体积膨胀；所述两种不同浆液分别由所述中空注浆锚杆的不同腔体注入顶板岩体，并在顶板岩体中混合后发生膨胀。

附图说明

图1为本发明一个实施例的工作面放顶前的平面示意图。

图2为本发明一个实施例的工作面放顶前的剖面示意图。

图3为本发明一个实施例的中空锚杆结构图。

图4为本发明一个实施例的工作面放顶后的平面示意图。

图5为本发明一个实施例的工作面放顶后的剖面示意图。

图中：

1：回采巷道；

2：工作面；

3：采空区；

4：悬露顶板；

5：两腔式中空锚杆；51：注浆孔

6：注浆泵、61：A液泵、62：B液泵；

7：注浆管、71：A液注浆管、72：B液注浆管；

8：钻孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1-5具体描述根据本发明实施例的一种用于工作面端头采空区放顶的方法。

根据本发明实施例的一种用于工作面端头采空区放顶的方法，包括：

步骤①：掘进回采巷道1时，该回采巷道1的顶板采用中空注浆锚杆进行支护。中空注浆锚杆的密度及间距可根据不同地质条件进行调整。在需要加强支护段，亦可以采用单体液压支柱或其他方式对顶板进行辅助支护，以保证生产安全。回采巷道1的两帮可采用普通锚杆进行支护。锚固后的中空注浆锚杆均匀分布在回采巷道1的顶板上。

步骤②：如图1-2所示，在工作面2向前推进时，将工作面2前方的中空注浆锚杆5与注浆管7连接，以保证位于工作面2后方采空区3的中空注浆锚杆5均与注浆管7相连，且能正常注浆。提前安装注浆管以保证井下工作人员的作业空间位于工作面2端头或回采巷道1位置。

步骤③：如图1-2所示，工作面2向前推进，所述工作面2端头的后方采空区顶板悬露一定长度后，由临近采空区一侧向工作面2方向，对位于所述采空区3的所述中空注浆锚杆5依次注入所述体积可膨胀的化学浆液。化学浆液在顶板岩体内膨胀，由于悬露顶板4临近采空区3一侧具有一定自由面，则临近采空区3的顶板岩体首先受到化学浆液膨胀产生的压力破碎垮落，同时再次为周边未垮落的顶板形成自由面，临近的顶板由中空注浆锚杆5注浆后，受浆液膨胀力垮落，从而造成采空区悬露顶板由采空区一侧向工作面2方向依次垮落。之后将工作面2前方中空注浆锚杆与注浆管7相连，如图4-5所示。

回采巷道顶板采用中空注浆锚杆5支护，同时中空注浆锚杆5直接作为放顶的注浆锚杆，无需在放顶时，重新再对顶板进行钻孔，使放顶工序更为简单，成本降低。中空注浆锚杆5分布在位于工作面后方采空区3的回采巷道1顶板上，使得注浆范围更广，针对工作面上隅角的顶板放顶效果更好。

优选的，在一个实施例中，如图3所示，步骤②中采用的中空注浆锚杆为两腔式中空锚杆5；体积可膨胀的化学浆液由两种不同的A浆液及B浆液组成，A浆液与B浆液在分开状态下不发生体积膨胀，而在混合状态下发生体积膨胀；A浆液及B浆液分别由中空注浆锚杆的两个腔体注入钻孔8及顶板岩体中，并在顶板岩体中混合后体积发生膨胀。

换言之，两种不同的浆液即A浆液及B浆液在混合后，其体积发生膨胀。步骤②中采用的中空注浆锚杆为两腔式中空锚杆5，该两腔式中空锚杆5内部为中空，且在中间被隔断为两个腔体，每个腔体具有与外界相同的注浆孔。A浆液及B浆液分别由注浆管7注入两腔式中空锚杆的两个腔体内，并由锚杆杆体上的注浆孔流出，A浆液及B浆液在注入的浆液压力下充满钻孔空间及岩体缝隙后停止注浆，A浆液及B浆液并充分接触混合，而后体积发生膨胀，对周围岩体产生压力，从而使岩体产生新的裂隙或使原有裂隙扩张，最终注浆区域顶板岩体垮落。

由此，在注浆后中，依靠A浆液及B浆液混合后体积膨胀后产生的压力进行破岩放顶，而不需注浆时的，注浆泵产生高压，因此对注浆泵及注浆管7的可靠性要求降低，从而降低了成本，且提高了破岩功效。

下面结合附图1-5具体描述根据本发明实施例的一种用于工作面2端头采空区放顶的方法。

首先，在掘进回采巷道1时，巷道顶板采用两腔式中空注浆锚杆5进行支护，也可同时采用其他方式进行加强支护。然后在工作面2向前推进时，将工作面2前方的两腔式中空注浆锚杆5与注浆管7相连接，以保证工作面2向前推进过后，工作面2端头采空区顶板的两腔式中空注浆锚杆都可以工作。最后，工作面2向前推进，其端头位置后方采空区顶板悬露一定长度后，对悬露顶板4由靠近采空区一侧向靠近工作面2一侧进行注浆，A浆液及B浆液分别由两腔式中空注浆锚杆的不同腔体注入顶板，在顶板岩体内混合后体积膨胀，扩大顶板原有裂隙并产生新的裂隙，最终使顶板垮落下来。该方法破岩及放顶效果好，成本低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。