專利名稱：一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，屬于煤系地層巷道支護的技術(shù)范疇， 具體是一種在外加交流電場作用下對過采空區(qū)的煤層巷道進行臨時支護和永久支護的方法，目的是提高采空區(qū)再生圍巖整體強度、穩(wěn)定性和自身承載能力。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟對煤炭需求的日益增加，煤炭產(chǎn)量逐年上升，煤炭開采強度不斷加大。在煤炭資源整合時，一座兼并重組礦井往往由幾個小煤窯組成，這些小窯在開采煤炭資源時由于只采不充、采礦方法選擇不當(dāng)、采空區(qū)處理不及時和破壞保安煤柱等原因，留下了大量采空區(qū)。小窯開采形成空區(qū)的時間普遍比較久遠，采空區(qū)上覆巖層發(fā)生了變形和運移， 所留空間基本處于填滿狀態(tài)，但又不像原巖那樣堅固充實，存在大量孔、裂隙，局部還存在沒有充填滿的地段，采空區(qū)圍巖呈現(xiàn)出松軟破碎、穩(wěn)定性和堅固性差、應(yīng)力集中、地下導(dǎo)水突水通道多和承載能力弱等特點，這給兼并重組礦井的巷道支護帶來很大困難。因此，煤層巷道過采空區(qū)支護也就成為兼并重組礦井所面臨的一個重要問題。小窯在一次開采后，破壞了原巖靜態(tài)平衡狀態(tài)，使得采空區(qū)原巖應(yīng)力發(fā)生變化，并為建立平衡而重新分布，當(dāng)達到臨界狀態(tài)時，就會發(fā)生圍巖破壞和移動，隨著煤炭開采范圍不斷擴大，圍巖被進一步破壞和移動，導(dǎo)致巖體崩落，引發(fā)大面積頂板冒落和圍巖移動等事故，給煤礦安全生產(chǎn)帶來了嚴重的安全隱患。采空區(qū)支護的實質(zhì)是轉(zhuǎn)移圍巖應(yīng)力集中部位， 緩和應(yīng)力集中程度，使應(yīng)力達到新的相對平衡，以控制和管理地壓，保證煤礦安全生產(chǎn)?，F(xiàn)有的煤層巷道支護方法主要為高強度棚架、混凝土反拱、料石砌碹、錨網(wǎng)噴支護和注漿封閉與加固等。針對采空區(qū)上覆巖層冒落帶、裂縫帶和整體彎曲帶對采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性的影響， 當(dāng)采空區(qū)圍巖變形位移嚴重、動壓集中時，上述支護方式不能滿足煤層巷道過采空區(qū)的圍巖穩(wěn)定性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，從而提高采空區(qū)再生圍巖整體強度、穩(wěn)定性和自身承載能力。本發(fā)明一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，其特征在于是一種在外加交流電場作用下對過采空區(qū)的煤層巷道進行臨時支護和永久支護相結(jié)合的方法，該方法就是將煤層巷道過采空區(qū)先進行臨時支護，在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場，在電滲和電泳電動效應(yīng)的作用下，增大漿液擴散半徑，再進行永久支護，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹，具體的步驟為I、先對煤層巷道2輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖1進行臨時支護，按照外插角為 10° 30°和環(huán)向間距為600 1200mm超前打入小導(dǎo)管3，小導(dǎo)管長度為1600 洸OOmm ；II、搭建交流電場注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場5 ；III、在小導(dǎo)管3內(nèi)注入雙液漿4，外加交流電場5，電壓為660 1140V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,濃度為 410g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴散半徑大于ail時，停止交流電場作用，再對采空區(qū)再生圍巖1進行永久支護，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹。本發(fā)明一種交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法與現(xiàn)有煤層巷道支護方法相比較，具有以下突出的實質(zhì)性特點和顯著的效果1、本發(fā)明一種交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，是一種臨時支護和永久支護相結(jié)合的支護方法，其特征在于臨時支護是在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場， 在電滲和電泳等電動效應(yīng)的作用下，增大漿液擴散半徑，使得雙液漿充分充填采空區(qū)再生圍巖內(nèi)部的孔、裂隙，對采空區(qū)再生圍巖進行重新加固，使其形成整體圍巖的支護方法；2、本發(fā)明一種交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，雙液注漿后在交流電場作用下，漿液擴散半徑大于ail，采空區(qū)再生圍巖整體強度提高230%以上；3、本發(fā)明一種交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，廣泛用于煤礦礦井采掘工程中的井筒施工、開拓巷道施工、準備巷道施工、硐室施工等方面。


圖1為煤層巷道過采空區(qū)支護中的交流電場布置方式。圖中采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場5，標(biāo)識為a 的小導(dǎo)管3和交流電場5的a端相連接，標(biāo)識為b的小導(dǎo)管3和交流電場5的b端相連接。 圖1(a)是煤層巷道過采空區(qū)支護中的交流電場布置正視圖；圖1(b)是煤層巷道過采空區(qū)支護中的交流電場布置側(cè)視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。實施方式1:由本發(fā)明交流電場作用下煤層巷道過采空區(qū)的支護方法對過采空區(qū)的井底車場進行支護。支護過程為I、先對某礦15#煤層井底車場輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖進行臨時支護，按照外插角為15°和環(huán)向間距為600mm超前打入小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長度為1600mm;II、搭建交流電場注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖、井底車場、 小導(dǎo)管、水泥漿和交流電場；III、在小導(dǎo)管內(nèi)注入水泥漿，外加交流電場，電壓為660V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2SiO3,濃度為 32g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴散半徑大于2. 5m時，停止交流電場作用，再對采空區(qū)再生圍巖進行永久支護，支護方式為料石砌碹。采空區(qū)再生圍巖整體強度提高260%。實施方式2 按照圖1所示的煤層巷道過采空區(qū)支護中的交流電場布置方式對某礦15#煤層采區(qū)輔助運輸巷進行臨時支護，小導(dǎo)管外插角為10°，小導(dǎo)管長度為2000mm，永久支護為錨網(wǎng)噴支護，采空區(qū)再生圍巖整體強度提高350%。其它同實施方式1。
實施方式3 按照圖1所示的煤層巷道過采空區(qū)支護中的交流電場布置方式對某礦15#煤層采區(qū)回風(fēng)巷進行臨時支護，小導(dǎo)管長度為2200mm，永久支護為錨網(wǎng)支護，采空區(qū)再生圍巖整體強度提高觀0%。其它同實施方式1。
權(quán)利要求
1. 一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，其特征在于是一種在外加交流電場作用下對過采空區(qū)的煤層巷道進行臨時支護和永久支護相結(jié)合的方法，該方法就是將煤層巷道過采空區(qū)先進行臨時支護，在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場，在電滲和電泳電動效應(yīng)的作用下， 增大漿液擴散半徑，再進行永久支護，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹，具體的步驟為I、先對煤層巷道2輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖1進行臨時支護，按照外插角為 10° 30°和環(huán)向間距為600 1200mm超前打入小導(dǎo)管3，小導(dǎo)管長度為1600 洸OOmm ；II、搭建交流電場注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場5 ；III、在小導(dǎo)管3內(nèi)注入雙液漿4，外加交流電場5，電壓為660 1140V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,濃度為 0 410g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴散半徑大于an時，停止交流電場作用，再對采空區(qū)再生圍巖1進行永久支護，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹。
全文摘要
一種煤層巷道過采空區(qū)的支護方法，屬于煤系地層巷道支護的技術(shù)范疇，采用臨時支護和永久支護相結(jié)合，其特征在于臨時支護是在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場，在電滲和電泳電動效應(yīng)的作用下，增大漿液擴散半徑，使得雙液漿充分充填采空區(qū)再生圍巖內(nèi)部的孔、裂隙，對采空區(qū)再生圍巖進行重新加固，使其形成整體圍巖。目的是提高采空區(qū)再生圍巖整體強度、穩(wěn)定性和自身承載能力。本方法與現(xiàn)有的煤層巷道過采空區(qū)支護方法相比，采空區(qū)再生圍巖整體強度提高230％以上。
文檔編號C25D13/02GK102505949SQ20111036179
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者于喜東, 孔金龍, 孫春偉, 李風(fēng)珍, 王東, 賈存華, 鄭銅鏢, 陳軍勝, 韓浩 申請人:山西煤炭運銷集團科學(xué)技術(shù)研究有限公司