一种三软煤层采空区内破碎围岩回采巷道支护方法与流程

本发明涉及一种回采巷道支护方法，属于矿山井下巷道布置与围岩控制领域，尤其涉及到矿山井下三软煤层采空区回采巷道围岩控制技术。

背景技术：

随着开采技术的进步与煤炭资源的减小，无煤柱开采技术正逐步取代传统留煤柱开采技术，为进一步提高煤炭采出率与保证巷道围岩应力均布，将工作面回采巷道布置在围岩应力降低的采空区内已成发展趋势。但采空区回采巷道围岩破碎，部分地段存在大量裂隙甚至未被完全充填，造成采空区围岩破碎、自承能力差，给采空区内回采巷道围岩控制带来了挑战。现有的采空区巷道支护方法主要有锚网喷支护、单一棚架支护及锚网喷配合单一棚架联合支护等，当采空区顶板为软弱岩体时，采空区范围较大，且破碎严重，采用锚网喷支护难以在巷道周边形成锚固承载体，单一棚架支护围岩其支护强度较低，难为有效控制巷道围岩变形的需要，而采用锚网喷配合单一棚架联合支护时，支护难度大，由于锚杆-锚索的支护作用失效不能形成内外承载结构，支护效果不好。

本发明摈弃传统回采巷道破碎围岩采用锚杆-锚索支护易失效与单一型钢棚支护强度低的弊端，提出了一种不仅发挥破碎围岩自承载特性，而且也提高了巷道支护结构的支承强度与协同变形的采空区内破碎围岩回采巷道支护方法。采空区岩石应力卸载，掘进方便且成本低。通过对采空区内破碎围岩进行钎杆超前支护，减小破碎围岩的二次扰动，进而对掘进巷道采用可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚协调控制巷道围岩，实现可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚的共同承载与协同变形，以提高围岩自承、可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚的共同强抗，超前支护简单，支护结构易于形成，为采空区内回采巷道破碎围岩稳定提供了新的实现方法与技术途径。

技术实现要素：

本发明基于三软煤层采空区回采巷道围岩控制难题，提出一种三软煤层采空区内破碎围岩回采巷道支护方法，旨在解决三软煤层采空区内回采巷道破碎围岩超前支护与联合控制问题，通过对采空区内破碎围岩进行钎杆超前支护，减小破碎围岩的二次扰动，进而对掘进巷道采用可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚协调控制巷道围岩，实现可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚的共同承载与协同变形，以提高围岩自承、可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚的共同强抗，实现采空区内回采巷道围岩稳定。

为解决上述问题，本发明一种三软煤层采空区内破碎围岩回采巷道支护方法，其采取的技术方案是：设计三软煤层采空区内回采巷道断面为拱形，确定巷道毛断面与净断面尺寸，采空区回采巷道掘进前先采用气动钻机配合麻花钻杆在掘进断面顶部打一排钻孔，将扦杆沿钻孔打入，采空区内回采巷道一次掘进后，架设四节结构的拱形u36型钢棚，拱形u36型钢棚间用直连板和弯连板连接固定，采用塑编网护表，工字钢背板背顶与木背板背帮，采用由u36型钢加工的两节横梁和一节柱腿组成丁字棚进行加强支护，水平顶梁两端开设u形卡槽置于拱形u36型钢棚两边搭接卡缆上面，柱腿上端梁托托在水平顶梁上三副卡缆中间卡缆位置，调节拱形u36型钢棚左搭接卡缆、右搭接卡缆、顶搭接卡缆与丁字棚横梁卡缆的预紧力，实现拱形u36型钢棚、丁字棚的共同承载与协调变形，完成采空区内掘进回采巷道的一次支护循环。

该方法主要包括以下步骤：

步骤一，设计三软煤层采空区内回采巷道断面形状为半圆拱形，回采巷道断面起拱线毛宽4600mm，下毛宽4900mm，毛高3400mm，毛断面积13.9m²，回采巷道净断面起拱线净宽4200mm，下宽4500mm，起拱线至底板1100mm，起拱线至拱顶中心2100mm，柱窝50mm，扎角85°，净断面积12.1m²；

步骤二，采空区内回采巷道掘进前，采用zqs-50/1.6型气动钻机配合φ89mm×1500mm麻花钻杆在掘进断面顶部按间距300mm、仰角10°打一排钻孔，孔深1300mm，将规格为φ80mm×1500mm的钎杆沿钻孔打入，打入煤体深度1300mm，外露200mm；

步骤三，采空区内回采巷道一次掘进钎杆超前支护后，架设拱形u36型钢棚，拱形u36型钢棚有左拱梁、左拱腿、右拱梁与右拱腿四节结构组成，节与节之间搭接长度400mm，且用三副左搭接卡缆、三副右搭接卡缆与三副顶搭接卡缆紧固连接，左拱腿与右拱腿的下端焊接400mm×200mm×150mm防插钢板，拱形u36型钢棚间用三副直连板和两副弯连板连接固定，u36型钢棚棚距600mm；

步骤四，采用塑编网对回采巷道围岩进行护表，塑编网搭接长度为200mm，用联网绳每隔一个孔拧一个死结连紧，拱顶采用长度为800mm分切成三块的工字钢背板进行背板，工字钢背板间距200mm，帮部采用规格800mm×100mm×70mm木背板进行背板，木背板间距300mm，工字钢背板、木背板均与u36型钢棚垂直且两头超过u36型钢棚外缘；

步骤五，采用丁字棚对拱形u36型钢棚进行加强支护，丁字棚采用u36型钢加工，由左横梁、右横梁和柱腿组成，左横梁与右横梁长度为1600mm，左横梁与右横梁搭接长度600mm，由三副横梁卡缆固定组成水平顶梁，水平顶梁两端开设u形卡槽置于拱形u36型钢棚左搭接卡缆上部与右搭接卡缆上部，柱腿长度2700mm，柱腿上端焊接长度为210mm的梁托，柱腿下端焊接规格400mm×200mm×150mm防插钢板，梁托托在水平顶梁的三副横梁卡缆中间位置上；

步骤六，调节拱形u36型钢棚左搭接卡缆、右搭接卡缆、顶搭接卡缆与丁字棚横梁卡缆的预紧力，实现拱形u36型钢棚、丁字棚的共同承载与协调变形，完成采空区内掘进回采巷道的一次支护循环。

本发明的优点和有益效果是：本发明首先对采空区内破碎围岩进行钎杆超前支护，减小破碎围岩的二次扰动，进而对掘进巷道采用可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚协调控制巷道围岩，实现可缩拱形u36型钢棚与可缩丁字u36型钢棚的共同承载与协同变形，提高的巷道围岩支护强度，促进了巷道围岩稳定。

附图说明

图1是实现本发明一种三软煤层采空区内破碎围岩回采巷道支护方法示意图。

图2是图1的左横梁与左拱梁接触位置俯视图。

图3是图1柱腿与梁托焊接位置侧视图

图中：1为弯边板；2为起拱线；3为左拱腿；4为回采巷道；5为左搭接卡缆；6为直边板；7为左拱梁；8为左横梁；9为横梁卡缆；10为顶搭接卡缆；11为工字钢背板；12为梁托；13为右横梁；14为右拱梁；15为柱腿；16为右搭接卡缆；17为木背板；18为右拱腿；19为塑编网；20为防插钢板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和实例对本发明作进一步详细描述。

本发明提供了一种三软煤层采空区内破碎围岩回采巷道支护方法。

如图1～3所示，本发明的具体实施方式包括如下步骤：

步骤一，设计三软煤层采空区内回采巷道4断面形状为半圆拱形，回采巷道4断面起拱线2毛宽4600mm，下毛宽4900mm，毛高3400mm，毛断面积13.9m²，回采巷道4净断面起拱线2净宽4200mm，下宽4500mm，起拱线2至底板1100mm，起拱线2至拱顶中心2100mm，柱窝50mm，扎角85°，净断面积12.1m²；

步骤二，采空区内回采巷道4掘进前，采用zqs-50/1.6型气动钻机配合φ89mm×1500mm麻花钻杆在掘进断面顶部按间距300mm、仰角10°打一排钻孔，孔深1300mm，将规格为φ80mm×1500mm的扦杆沿钻孔打入，扦入煤体深为1300mm，外露200mm；

步骤三，采空区内回采巷道4一次掘进钎杆超前支护后，架设拱形u36型钢棚，拱形u36型钢棚有左拱梁7、左拱腿3、右拱梁14与右拱腿18四节结构组成，节与节之间搭接长度400mm，且用三副左搭接卡缆5、三副右搭接卡缆16与三副顶搭接卡缆10紧固连接，左拱腿3与右拱腿18下端焊接400mm×200mm×150mm防插钢板20，拱形u36型钢棚间用三副直连板6和两副弯连板1连接固定，u36型钢棚棚距600mm。

步骤四，采用塑编网19对回采巷道4围岩进行护表，塑编网19搭接长度为200mm，用联网绳每隔一个孔拧一个死结连紧，拱顶采用长度为800mm分切成三块的工字钢背板11进行背板，工字钢背板11间距200mm，帮部采用规格800mm×100mm×70mm木背板17进行背板，木背板17间距300mm，工字钢背板11、木背板17与u36型钢棚垂直且两头超过u36型钢棚外缘；

步骤五，采用丁字棚对拱形u36型钢棚进行加强支护，丁字棚采用u36型钢加工，由左横梁8、右横梁13和柱腿15组成，左横梁6与右横梁13长度为1600mm，左横梁8与右横梁13搭接长度600mm，由三副横梁卡缆9固定组成水平顶梁，水平顶梁两端开设u形卡槽置于拱形u36型钢棚上部左搭接卡缆5、上部右搭接卡缆16上，柱腿15长度2700mm，柱腿15上端焊有长度为210mm的梁托12，柱腿15下端焊接400mm×200mm×150mm防插钢板20，梁托12托在水平顶梁上三副横梁卡缆9的中间位置上；

步骤六，调节拱形u36型钢棚左搭接卡缆5、右搭接卡缆16、顶搭接卡缆10与丁字棚横梁卡缆9的预紧力，实现拱形u36型钢棚、丁字棚的共同承载与协调变形，完成采空区内掘进回采巷道4的一次支护循环。

本发明不仅仅局限于本实施方式的描述，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应含在本发明的保护范围之内。