CN1073501A - 水力膨胀式锚杆防采煤面片帮冒顶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿井下开采工艺，进一步讲是回采 工作面防止片帮冒顶的一种方法。该方法通过在工 作面煤壁或顶板上打孔，在钻孔***水力膨胀式锚 杆，利用支架液压***的乳化液作为压力液，经操作 阀、高压胶管、注液器注入锚杆内腔，使锚杆杆体膨 胀，挤紧钻孔孔壁，锚固煤体，达到防止工作面片帮冒 顶的目的。本发明工艺简单，操作方便，基本不增加 设备，节省人员、时间，成本低，而效果却十分显著，是 采煤面防片帮冒顶行之有效的方法。

Description

本发明涉及煤矿井下开采工艺，进一步讲是煤矿回采工作面防止片邦冒顶的一种方法。

国际上利用化学方法（用聚氨脂）加固煤体防止片帮冒顶，开始于七十年代初、西德煤矿。这是一种较成熟的防止采面煤层片帮冒顶的方法。八三年我国开始研究这项技术，先后在开滦、大同、徐州、兖州等局进行试验，取得了较好效果。化学方法加固煤体有泵注法和木锚杆药包法两种工艺。泵注法要用专用压注泵，要打40～50米深的钻孔，在压注前还要进行封孔，压注后要对泵和管路专门清洗，安装压注泵要占据上下顺槽或工作面的空间，压注浆液运输量大，注浆材料要严格按比例配用，操作十分复杂，必须在停产班进行，至少要六人操作，停泵10分钟不清洗树脂就会在管路内堵塞，注浆后要等20分钟以上加固才起作用。木锚杆药包法，操作也较复杂，需在地面分别装两种药包，分别存放，存放期不得超过三个月，要分别运往井下，两种药包交替送入钻孔，然后用电煤钻加专用套筒带动削尖的木锚杆旋转，将两种药包搅破混合后3～5分钟开始化学反应，20分钟后固化起作用，孔口要用炮泥或棉纱封堵，木锚杆的强度较低。用化学方法加固煤体存在的共同缺点是材料用量大、成本高、工艺复杂。

水力膨胀式管子锚杆，或称胀管式锚杆，是用无缝钢管加工成双层异形管状杆体1，杆体一端焊接上端套2，另一端焊接上挡圈4和注液嘴3，注液嘴上的水孔连通杆体内腔。杆体安装时，将锚杆后端的注液嘴装上注液器，然后将高压水泵提供的高压水（30MPa），通过注液器送入注液嘴，从而进入锚杆内腔，在高压水的作用下杆体膨胀，随着钻孔的轮廓而变形，与孔壁产生很大的挤压力，把片状的岩体锚固在一起。在已有技术中，这种锚杆是用于巷道的支护，使用的长度为1.5m、管壁厚度2mm。而无应用于采煤工作面加固煤壁、防止煤壁片邦冒顶的先例。

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种工艺简单、操作方便、成本低、材料来源方便的回采工作面防煤壁片邦冒顶的新方法。

为实现上述目的，本发明可以通过以下措施来达到：

在井下回采工作面的煤壁上，也可以在工作面煤壁上方的顶板上打钻孔，在钻孔中***水力膨胀式锚杆，用注液器经锚杆的注液咀注入高压的压力液，使锚杆的杆体膨胀，挤紧钻孔孔壁，锚固煤壁或顶板。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

把液压支架的操作阀作为控制阀，用支架液压***的乳化液作为高压压力液，通过换接到操作阀上的高压胶管，以及高压胶管端头带的注液器，经锚杆的注液咀注入锚杆内腔。

水力膨胀式锚杆的长度可扩展为2.0～3.0m、管壁厚度可扩展为1.0～1.8mm。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

1、用水力膨胀式管子锚杆能把节理发育的煤壁很好地锚固成整体，有效地防止回采工作面片帮冒顶，效果十分显著。而且，这种锚杆在煤壁中不会影响采煤机采煤。

2、工艺简单，操作方便，节省时间。只需用煤电钻打眼，不用新安装高压水泵，利用液压支架的操作阀和管路，只需加工一个注液器，就能安装水力膨胀式管子锚杆，基本不增加设备。由于利用液压支架的乳化液注液，泵站的流量大，比原用的高压小水泵供液快得多，安装一根锚杆的注液时间不超过10秒钟，基本不占用生产时间。锚杆安装后立即达到初锚力80kN以上。用人少，两人能够完成全部操作过程。泵注法、木锚杆药包法都存在工艺复杂，操作不便，费时费工的问题。

3.利用液压支架管路***的乳化液作锚杆的压力液，可使防片帮工作非常灵活机动，发现片帮可随时安装使用。现场只需储备锚杆、电煤钻和注液器。锚杆长期存放井下不变质。泵注法，设备安装后要事先进行加固，机动性小。

4.用化学方法加固煤体材料用量大成本高。相同条件下，用水力膨胀式管子锚杆，成本低5～10倍。

5.用水力膨胀式管子锚杆对环境无污染。用化学方法，如用脲醛树脂等材料，有刺激性气味，有腐蚀性，对环境有一定污染，操作人员要带眼镜和乳胶手套，化学材料溅到皮肤上要及时清洗。对煤质也有影响。

6.用化学方法，如用聚氨脂等，材料比较短缺。用水力膨胀式锚杆不存在此类问题。

附图的图面说明如下：

图1：水力膨胀式管子锚杆在注液膨胀前的结构示意图

图2：水力膨胀式管子锚杆在岩石内注液膨胀后的示意图

图3：水力膨胀式管子锚杆在煤壁内注液膨胀后的示意图

图4：在工作面煤壁上安装水力膨胀式管子锚杆示意图

图5：在工作面煤壁上方的顶板上安装水力膨胀式管子锚杆示意图

本发明下面结合附图和实施例作进一步详述：

图1示出了水力膨胀式管子锚杆的结构。其中：1-杆体，2-端套，3-注液嘴，4-挡圈，5-锚盘。举例的水力膨胀式管子锚杆外径为29mm 、长度为2.5m。用φ48×1.5mm的无缝钢管加工成双层异形管状杆体。适于回采工作面防片邦冒顶的水力膨胀式管子锚杆的长度可以是1.8～3.0m、无缝钢管管壁厚度可以从2mm扩展至1mm的范围。

图2示出了水力膨胀式管子锚杆注液膨胀后的情况。锚杆杆体膨胀，可以与孔壁产生很大的挤压力，挤紧钻孔孔壁，并随着钻孔的轮廓而变形，挤满钻孔全断面，把节理发育的煤壁锚固成整体。把节理发育的煤壁锚固成整体。

图3示出了水力膨胀式管子锚杆在工作面煤壁上安装布置的情况。其安装方法与操作步骤如下：

①用煤电钻在煤壁11的上方距顶板0.5米左右，每隔1～1.5米打一个φ42mm的钻孔，孔深大于锚杆长度2.5米，钻孔相互平行;

②把液压支架10的片阀或转阀-在此统称操作阀9，拔出一根管接头，换上一根相同直径、长20～30米端头带注液器7的高压胶管8，用支架的操作阀9作为控制阀，用液压***的乳化液作为水力膨胀式管子锚杆的压力液，为安装锚杆做好准备;

③让锚杆带注液嘴3和挡圈4的一端向外，将锚杆串上锚盘5和木托板6，然后***钻孔中;

④把注液器7装到锚杆的注液嘴3上，然后控制操作阀，让高压乳化液，经注液器7和注液嘴3的小孔进入锚杆内腔，使杆体膨胀，挤满钻孔，把煤壁锚固。在径向膨胀的同时，因变形长度将缩短1～4mm，使锚盘5和托板6压紧在煤壁11上，防止煤体片帮;

⑤关闭操作阀9，取下注液器7，进行另一根锚杆的操作，每根锚杆的注液时间不超过10秒钟。

锚杆间距的确定：

①一般不片帮或片帮不严重就不打水力膨胀式锚杆。

②片帮不甚严重时，可加大锚杆间距在1.5米或者1.5米以上。

③片帮比较严重时，可把锚杆间距适当缩小在1.0～1.5米。

④当周期来压或迂有地质构造，或仰斜上坡采煤造成片帮特别严重时，可把锚杆加密在1米以内，或打双排三花眼布置的钻孔，此时能将锚杆上边的煤留住，把支架顶梁降在锚杆以下以降低采高，待情况好转后再把采高复原。在锚杆长2.5m，滚筒13的宽度为0.6m时，每推进四刀打一次锚杆孔。

在因片邦出现局部冒顶或情况需要时，可在煤壁上方顶板12上打钻，安装水力膨胀式管子锚杆，如图4所示。此时，锚杆孔一般用风钻打眼，钻孔与顶板12的仰角α为30～45度，在顶板上打锚杆可按排在整休班进行。

Claims (3)

1、一种用于井下回采工作面防止煤壁片邦冒顶的方法，在工作面煤壁上以及煤壁上方的顶板上打钻，其特征在于在钻孔中***水力膨胀式锚杆，用注液器经锚杆的注液咀注入压力液，使锚杆的杆体膨胀，挤紧钻孔孔壁。

2、根据权利要求1所述的回采工作面防止煤壁片邦冒顶的方法，其特征在于所说的用注液器经锚杆的注液咀注入压力液，是把液压支架的操作阀作为控制阀，用支架液压***的乳化液作为压力液，通过换接到操作阀上的高压胶管，以及高压胶管端头带的注液器经注液咀注入锚杆内腔。

3、根据权利要求1所述的回采工作面防止煤壁片邦冒顶的方法，其特征在于所说的水力膨胀式锚杆，其长度为2.0～3.0m，管壁厚度1.0～1.8mm。

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