CN109630171A - 一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，包括以下步骤：确定回采巷道距离采空区煤柱宽度和卸压巷在煤柱中的位置；设置采煤工作面两侧回采巷道，所述回采巷道采用矩形断面，沿煤层顶板掘进；对回采巷道两帮底角和底板中心位置打设锚索，锚索打入巷道底板煤层的稳定区域；垂直回采巷巷道底板打设注浆锚杆，锚杆打入底板煤层稳定区域；沿煤层底板布置卸压巷，使临近卸压巷的回采巷道底鼓变形量降低。可有效的处理沿空巷道底鼓的防治，提高巷道稳定性，保证工作面煤炭回采率。
Description
技术领域
本发明属于矿井巷道变形控制领域，尤其涉及一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法。
背景技术
针对煤层底板强度较小煤层，尤其是煤层厚度在6.0m左右厚煤层，主要采用大采高，分层开采等采煤方法，工作面开挖后，当煤层底板强度较小时，能量从巷道底板释放，导致巷道产生底鼓现象。针对底鼓防止，主要通过加固底板，或者通过两帮切槽，顶部卸压等方法，然后工程量大，工序复杂，巷道底鼓防治能力有限。
通常情况下，巷道顶板强度比煤体强度要大，当巷道顶部留设一定顶煤时，巷道出底鼓外，会增加巷道顶板的变形，不利于巷道的稳定，因此直接将巷道沿煤层顶板布置，有利缓解巷道顶板变形，提高巷道整体的稳定性。
在进行巷道底鼓控制时，锚杆（索）支护控制底鼓变形量有限；针对厚煤层卸压巷布置位置，缺少相关的理论认知，实际应用中对回采巷道底板能量消耗小，底鼓控制有限。
针对以上分析，对与煤层厚度在6.0m左右的厚煤层，在底鼓防止上，优化巷道布置位置，同时合理安排巷道整体支护密度，距离回采巷道合理位置沿底板布置卸压巷，可有效提高巷道底鼓的防治能力，提高巷道运行周期和效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，可有效的处理沿空巷道底鼓的防治，提高巷道稳定性，保证工作面煤炭回采率。
本发明的技术方案是：一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，包括以下步骤：
1）确定回采巷道距离采空区煤柱宽度和卸压巷在煤柱中的位置；
2）设置采煤工作面两侧回采巷道，所述回采巷道采用矩形断面，沿煤层顶板掘进；
3）对回采巷道两帮底角和底板中心位置打设锚索，锚索打入巷道底板煤层的稳定区域；
4）垂直回采巷巷道底板打设注浆锚杆，锚杆打入底板煤层稳定区域；
5）沿煤层底板布置卸压巷，使临近卸压巷的回采巷道底鼓变形量降低。
所述卸压巷，沿采空区方向设置在采空区与回采巷道之间的煤柱中间，卸压巷沿底板将煤柱分为邻近采空区侧煤柱和邻近回采巷侧煤柱。
所述回采巷道下方为煤层底板，巷道宽4.0m，高3.0m；。
所述回采巷底脚打入两根锚索。
所述回采巷道，沿巷道底板1/4、1/2和3/4处分别垂直打入三根注浆锚杆，注浆锚杆锚固段固定在煤层稳定区内。
本方法简单方便，成本低，效果好，可有效防治工作面回采期间巷道的底鼓现象，提高巷道稳定性，提高煤炭生产产量。
附图说明
图1为工作面沿顶巷道沿底板布置卸压巷空间示意图；
图2为回采巷道与卸压巷空间布置示意图。
具体实施方式
图1、2所示，一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，包括以下步骤：
1、确定回采巷道距离采空区6的煤柱7宽度和卸压巷3在煤柱7中的位置；
首先利用公式（1）~（5）分别计算卸压巷尺寸和卸压巷距离回采巷道的水平距离：
（1）
（2）
式中：d为卸压巷最小宽度，m；b为回采巷道宽度，m；R为回采巷道掘进面积，m2；W为无卸压巷时巷道收缩率；M为卸压巷高度，m；K为煤柱承载系数，取1.2；φ为岩层移动角，︒；Lu为卸压巷距离采空区的距离，m；Ln为卸压巷与回采巷道之间的让压煤柱宽度，m；Lp为加载带的宽度，m；R为让压煤柱的极限抗压强度，MPa；
基于Lu，Ln和d的宽度确定回采巷道距离采空区的煤柱留设宽度B=Lu+Ln+d。
2、开掘回采巷道1、2，巷道采用矩形断面，沿煤层顶板4掘进；依据矿井设计年限和煤柱宽度布置工作面两侧回采巷道，需要保证两条回采巷道沿巷道煤层顶板4布置。
3、沿回采巷道两帮底角向底板打设锚索8，确保锚索8深入煤层底板区域长度的至少为锚索锚固长度的1/3，且两底角锚索反向能够保证与底板中部锚杆交汇于巷道中心点；在巷道两帮和顶板区域，降低巷道支护密度，所打设锚杆均垂直于煤壁和顶板，不进行斜角锚杆（索）的打设。
4、依据公式（6）计算出回采巷道围岩松动圈半径：
（6）
式中：Rp，围岩松动圈塑性区半径，P，巷道支护强度，C，煤体内聚力，φ，煤体内摩擦角，a，巷道外接圆半径，p，初始应力；
基于式（4）可确定，巷道底板围岩松动圈破坏区域最大深度为h=Rp-1.5。
向巷道底板区域进行打设注浆锚杆9，其中注浆区域不小于巷道底板围岩松动圈塑型区域最大深度h=Rp-1.5，同时锚杆9打设位置沿巷道底板1/4、1/2和3/4位置并垂直于巷道底板打设进入底板深部稳定煤体区域，同时保证巷道两帮和顶板区域锚杆打设深度不小于围岩松动圈塑型区域最大深度h=Rp-1.5，保证巷道两帮普通锚杆10和顶板普通锚杆11的支护密度。
5、 卸压巷3按计算结果，在水平方向布置在回采巷道沿采空区方向煤柱侧的高应力区，竖直方向布置在煤层底板5，卸压巷沿底板将煤柱分为邻近采空区侧煤柱12和邻近回采巷侧煤柱13，起到综合控制回采巷道变形的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明发明的技术方案，而非对其限制；本方法较适用于顶板条件较好的煤层，方法中的锚杆（索）长度依据现场实际地质条件进行调整，本方法中提供的深入煤层底板区域锚索程度仅为初始建议；针对本方案实施细则中可依据实际情况进行技术方案修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方法的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）确定回采巷道距离采空区煤柱宽度和卸压巷在煤柱中的位置；
2）设置采煤工作面两侧回采巷道，所述回采巷道采用矩形断面，沿煤层顶板掘进；
3）对回采巷道两帮底角和底板中心位置打设锚索，锚索打入巷道底板煤层的稳定区域；
4）垂直回采巷巷道底板打设注浆锚杆，锚杆打入底板煤层稳定区域；
5）沿煤层底板布置卸压巷，使临近卸压巷的回采巷道底鼓变形量降低。
2.根据权利要求1所述的沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，其特征在于，所述卸压巷，沿采空区方向设置在采空区与回采巷道之间的煤柱中间，卸压巷沿底板将煤柱分为邻近采空区侧煤柱和邻近回采巷侧煤柱。
3.根据权利要求1所述的沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，其特征在于，所述回采巷道下方为煤层底板，巷道宽4.0m，高3.0m。
4.根据权利要求1所述的沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，其特征在于，所述回采巷底脚打入两根锚索。
5.根据权利要求1所述的沿顶巷道沿底板布置卸压巷控制底鼓的方法，其特征在于，所述回采巷道，沿巷道底板1/4、1/2和3/4处分别垂直打入三根注浆锚杆，注浆锚杆锚固段固定在煤层稳定区内。
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