專利名稱：一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于多巷順槽巷間薄煤柱加固技術領域，尤其涉及一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法。
背景技術：
在煤炭井工開采時，需在采煤工作面兩側設置上下順槽，對于設置雙巷上順槽和雙巷下順槽時，兩外側的順槽(輔助回風順槽、輔助運輸順槽)在為該工作面煤炭開采服務完后，還需要為其鄰近工作面開采服務。一工作面開采完成后，其運輸順槽將垮塌而報廢，但其輔助運輸順槽需作為另一工作面的順槽使用，同理輔助回風順槽也將作為其鄰側工作面的順槽使用。因此，需確保該工作面的輔助運輸順槽、輔助回風順槽在工作面開采時的穩(wěn)定性。要保證這一點，一般通過增大兩巷間煤柱的寬度(也即增加兩巷間距)來實現(xiàn)。寬煤柱，壓煤多，浪費煤炭資源，采動后巷道位于應力增高區(qū)，維護困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法，旨在解決目前一般通過增大兩巷間煤柱的寬度來確保工作面的輔助運輸順槽、輔助回風順槽在工作面開采時的穩(wěn)定性，但寬煤柱，壓煤多，浪費煤炭資源，采動后巷道位于應力增高區(qū)，維護困難的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法，該方法先在一條巷道的煤柱幫上鉆孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的兩側面掛網(wǎng)片、加鋼帶，對筋材施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片、鋼帶緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱施加側向壓力。進一步，所述筋材可采用鋼筋，也可采用鋼絞線，也可采用抗拉強度較高的線狀材料。進一步，所述網(wǎng)片可采用鋼筋網(wǎng)片，鋼帶可選用高凸鋼帶，或以型鋼作為鋼帶使用。進一步，對于地應力環(huán)境惡劣、煤質(zhì)差、煤柱高的情形，可在煤柱中間適當增加橫向鋼帶，或適當提高筋材的直徑或改變筋材的類型，或提高筋材鎖定值，使得對煤柱能產(chǎn)生更大的側向約束，提高煤樁的抗采動穩(wěn)定性。進一步，該方法也可采用一孔多根筋材(即筋材束)，增加筋材布置的間排距，提高施工總體進度。進一步，對于位于水平、近水平煤層或小傾角度煤層中的巷道，巷間煤柱加固施工的具體步驟如下:步驟一，通過理論計算預估應力降低區(qū)的范圍，以煤柱處于應力降低區(qū)為原則確定巷間煤柱的寬度，通過理論分析、數(shù)值模擬和工程經(jīng)驗綜合確定筋材的布置、網(wǎng)片的網(wǎng)格大小和網(wǎng)片的尺寸、鋼帶的尺寸與布置、筋材的張拉鎖定值；步驟二，兩巷實施錯距掘進，對先掘巷道，需對煤柱進行臨時支護，以錨網(wǎng)支護為主；
步驟三，在后掘巷道施工時，宜在掘進一小段或一個作業(yè)循環(huán)長度后，從煤柱側鉆水平孔，穿透煤柱；步驟四，鉆完鉆孔后，將筋材穿入鉆孔中，當穿完筋材的部位足有一個網(wǎng)片尺寸時，或完成這一個循環(huán)段的筋材穿孔后，掛上網(wǎng)片，聯(lián)結牢網(wǎng)片，用鋼帶壓住網(wǎng)片，再通過對筋材進行張拉鎖定把它們緊固起來；步驟五，按步驟四完成一循環(huán)段的筋材鎖控施工；步驟六，重復步驟三至步驟五，直至整個煤柱的筋材鎖控施工工作完成。進一步，在步驟一中，筋材的布置包括:單孔筋材數(shù)量(可以是單根筋材，也可以是多根筋材構成的筋材束)、位置、間距和排距；在步驟_■中，筋材鎖控施工宜在后掘巷道施工中進打;在步驟三中，在快穿透煤柱時，應放慢鉆進速度，以保證另一側煤柱面的完整性，為了提高施工速度，可 同時在煤柱兩側的巷道中進行，采取兩側分段交叉作業(yè)，即一段從先掘巷道煤柱側起鉆，另一段從后掘巷道煤柱側起鉆；在步驟四中，由于起鉆側孔間距精度能控制好，可采用長鋼帶聯(lián)結，增強筋材的整體作用；若鉆穿側孔間距精度高，也應采用長鋼帶聯(lián)結；若孔間排距變化大，無法采用長鋼帶聯(lián)結時，則采用短鋼帶，即一孔筋材配一根短鋼帶。進一步，在施工中，應適當布置筋材測力計，監(jiān)測筋材的受力，并根據(jù)受力大小、煤柱的變形情況，可對筋材進行鎖定值調(diào)整，確保筋材鎖控效果和安全。進一步，當筋材為高強鋼筋桿體時，鎖定宜采用氣動緊固器具實施，以保高鎖定值，為煤柱提供較大的側向約束力；對于煤柱之間聯(lián)絡巷的加固，可采用常規(guī)的錨網(wǎng)與鋼帶耦合支護的方式。進一步，該方法也可用于對大傾角煤層巷道之間的煤柱的筋材鎖控加固以及對巖巷間巖柱的筋材鎖控加固。本發(fā)明提供的多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法，該方法先在一條巷道的煤柱幫上鉆孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的兩側面掛網(wǎng)片、加鋼帶，對筋材施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片、鋼帶緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱施加側向壓力，該方法采用直穿煤柱的筋材對煤柱進行鎖控，提高了煤柱側向約束，使煤柱處于較大的三向受力狀態(tài)，提高了煤柱的強度及抗衡采動影響的能力，減少了巷道間的煤柱寬度及煤炭資源的浪費，維護簡單，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。


圖1是本發(fā)明實施例提供的多巷順槽巷間薄煤柱加固后的橫斷面示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的多巷順槽巷間薄煤柱加固后的側面示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的多巷順槽巷間薄煤柱加固后的側面示意圖。圖中:1、筋材；2、網(wǎng)片；3、鋼帶；4、巷道頂板；5、巷道底板；6、煤柱。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種多巷順槽巷間薄煤柱6加固的方法,該方法先在一條巷道的煤柱6面上鉆孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的兩側面掛網(wǎng)片2、加鋼帶3，對筋材I施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片2、鋼帶3緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱6施加側向壓力。在本發(fā)明實施例中，筋材I可采用鋼筋，也可采用鋼絞線，也可采用抗拉強度較高的線狀材料。在本發(fā)明實施例中，網(wǎng)片2可采用鋼筋網(wǎng)片2，鋼帶3可選用高凸鋼帶3，或把型鋼3作為鋼帶使用。在本發(fā)明實施例中，對于地應力環(huán)境惡劣、煤質(zhì)差、煤柱6高的情形，可在煤柱6中間適當增加橫向鋼帶3，或適當提高筋材I的直徑或改變筋材I的類型，或提高筋材I鎖定值，使得對煤柱6能產(chǎn)生更大的側向約束，提高煤樁的抗采動穩(wěn)定性。在本發(fā)明實施例中，該方法也可采用一孔多根筋材(即筋材束)I，增加筋材I布置的間排距。在本發(fā)明實施例中，對于位于水平、近水平煤層或小傾角度煤層中的巷道，巷間煤柱6加固施工的具體步驟如下:步驟一，通過理論計算預估應力降低區(qū)的范圍，以煤柱處于應力降低區(qū)為原則確定巷間煤柱6的寬度，通過理論分析、數(shù)值模擬和工程經(jīng)驗綜合確定筋材I的布置、網(wǎng)片2的網(wǎng)格大小和網(wǎng)片2的尺寸、鋼帶3的尺寸與布置、筋材I的張拉鎖定值；步驟二，兩巷實施錯距掘進，對先掘巷道，需對煤柱6進行臨時支護，以錨網(wǎng)支護為主；步驟三，在后掘巷道施工時，宜在掘進一小段或一個作業(yè)循環(huán)長度后，從煤柱6側鉆水平孔，穿透煤柱6 ；步驟四，鉆完鉆孔后，將筋材I芽入鉆孔中，當芽完筋材I的部位足有Iv網(wǎng)片2尺寸時，或完成這一個循環(huán)段的筋材I穿孔后，掛上網(wǎng)片2，聯(lián)結牢網(wǎng)片2，用鋼帶3壓住網(wǎng)片2，再通過對筋材I進行張拉鎖定把它們緊固起來；步驟五，按步驟四完成一循環(huán)段的筋材I鎖控施工；步驟六，重復步驟三至步驟五，直至整個煤柱6的筋材I鎖控施工工作完成。在本發(fā)明實施例中，在步驟一中，筋材I的布置包括:單孔筋材I數(shù)量(可以是單根筋材，也可以是多根筋材構成的筋材束)、位置、間距和排距；在步驟二中，筋材I鎖控施工宜在后掘巷道施工中進行；在步驟三中，在快穿透煤柱6時，應放慢鉆進速度，以保證另一側煤柱6側面的完整性，為了提高施工速度，可同時在煤柱兩側的巷道中進行，采取兩側分段交叉作業(yè)，即一段從先掘巷道煤柱6側起鉆，另一段從后掘巷道煤柱6側起鉆；在步驟四中，由于起鉆側孔間距精度能控制好，可采用長鋼帶3聯(lián)結，增強筋材I的整體作用；若鉆穿側孔間距精度高，也應采用長鋼帶3聯(lián)結；若孔間排距變化大，無法采用長鋼帶3聯(lián)結時，則采用短鋼帶3，即一孔筋材I配一根短鋼帶3。在本發(fā)明實施例中，在施工中，應適當布置筋材I測力計，監(jiān)測筋材I的受力，并根據(jù)受力大小、煤柱6的變形情況，可對筋材I進行鎖定值調(diào)整，確保筋材I鎖控效果和安全。
在本發(fā)明實施例中，當筋材I為高強鋼筋桿體時，鎖定宜采用氣動緊固器具實施，以保證高鎖定值，為煤柱6提供較大的側向約束力；對于煤柱6之間聯(lián)絡巷的加固，可采用常規(guī)的錨網(wǎng)與鋼帶3耦合支護的方式。在本發(fā)明實施例中，該方法也可用于對大傾角煤層巷道之間的煤柱6的筋材I鎖控加固以及對巖巷間巖柱的筋材I鎖控加固。下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。為了減少煤炭資源的浪費，可以減小巷道間的煤柱6寬度。此時巷道之間的煤柱6較小，可以采用直穿煤柱6的筋材I對煤柱6進行鎖控，提高其側向約束，使其處于較大的三向受力狀態(tài)，提高其強度，提高其抗衡采動影響。這里所述的筋材1，可以是鋼筋，也可以是鋼絞線，也可以是其它抗拉強度較高的線狀材料。先在其中一條巷道的煤柱6面上鉆孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的兩側面掛網(wǎng)片2、加鋼帶3，對筋材I施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片2、鋼帶3緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱6施加側向壓力，如圖1所示。當動壓來了時，巨大的支承力對煤柱6產(chǎn)生向下的壓力，煤柱6便向兩側鼓脹變形，這種變形壓力通過網(wǎng)片2 —鋼帶3，再傳給筋材I。此時筋材I受拉，筋材I的良好抗拉性能得以充分發(fā)揮，對煤柱的鼓脹變形進行約束。由于筋材I的抗拉強度很高，可以提供很高的拉力，其抗拉強度遠大于筋材I通過與巖體粘結和摩擦所能提供的抗拉強度值，更遠大于其與煤體粘結和摩擦所能提供的抗拉強度值，即這種筋材鎖控所能提供的對煤柱的側向約束力遠大于目前巷道中的樹脂錨(桿)索所能提供的對煤柱的側向約束力。網(wǎng)片2和鋼帶3均要求其整體剛度較大。網(wǎng)片2可采用鋼筋網(wǎng)片2，鋼帶3可以選用高凸鋼帶3，也可以選用其它性能較好的鋼帶3，或以型鋼作為鋼帶使用。當網(wǎng)片2和鋼帶3的剛度大，可以將煤體的側向鼓脹變形壓力快速且全部傳遞給筋材1，使煤柱6局部弱控制所引起的變形得到有效的控制。反過來，對筋材I高拉力鎖控，向煤柱6側壁提供較大的約束壓力，通過高剛度的網(wǎng)片2和鋼帶3盡快且全部傳給(作用于)煤柱6，提高煤柱6的強度。對于地應力環(huán)境惡劣、煤質(zhì)差、煤柱6高的情形，可在煤柱6中間適當增加橫向鋼帶3，或適當提高筋材I的直徑或改變筋材I的類型，或提高筋材I鎖定值，使其對煤柱6能產(chǎn)生更大的側向約束。提高煤樁的抗采動穩(wěn)定性。也可以采用一孔多根筋材(即筋材束)1，以增加筋材I布置的間排距，減少工作量，提高掘進速度，實現(xiàn)快速掘進施工。對于位于水平、近水平煤層或小傾角度煤層中的巷道，巷間煤柱6加固施工的具體步驟如下:(I)通過理論計算預估應力降低區(qū)的范圍，以煤柱處于應力降低區(qū)為原則確定巷間煤柱6的寬度；通過理論分析、數(shù)值模擬和工程經(jīng)驗綜合確定筋材I的布置(包括單孔筋材I數(shù)量、間距和排距)、網(wǎng)片2的網(wǎng)格大小和網(wǎng)片2的尺寸、鋼帶3的尺寸與布置、筋材I的張拉鎖定值。(2)兩巷實施錯距掘進。對先掘巷道，需對煤柱6進行臨時支護，以錨網(wǎng)支護為主，筋材I鎖控施工宜在后掘巷道施工中進行。(3)在后掘巷道施工時，宜在掘進一小段或一個作業(yè)循環(huán)長度后，從煤柱6側鉆水平孔，穿透煤柱6。在快穿透煤柱6時，應放慢鉆進速度，以保證另一側煤柱6面的完整性，為了提高施工速度，可同時在煤柱兩側的巷道中進行，采取兩側分段交叉作業(yè)。即一段從先掘巷道煤柱6側起鉆，另一段從后掘巷道煤柱6側起鉆。(4)鉆完鉆孔后,將筋材I芽入鉆孔中。當芽完筋材I (多個孔芽完筋材I)的部位足有一個網(wǎng)片2尺寸時，或完成這一個循環(huán)段(分段)的筋材I穿孔后，掛上網(wǎng)片2，聯(lián)結牢網(wǎng)片2，用鋼帶3壓住網(wǎng)片2，再通過對筋材I進行張拉鎖定把它們緊固起來。由于起鉆側孔間距精度能控制好，因此可采用長鋼帶3聯(lián)結，增強筋材I的整體作用。鉆穿側若孔間距精度高，也應采用長鋼帶3聯(lián)結，如圖2所示；如果其間排距變化大，無法采用長鋼帶3聯(lián)結時，則采用短鋼帶3，即一孔筋材I配一根短鋼帶3，如圖3所示。(5)按步驟(4)完成這一循環(huán)段(分段)的筋材I鎖控施工。(6)重復步驟(3)- (5)，直至整個煤柱6的筋材I鎖控施工工作完成。(7)在施工中，應適當布置筋材I測力計，監(jiān)測筋材I的受力。并根據(jù)受力大小、煤柱6的變形情況，可對筋材I進行鎖定值調(diào)整，確保筋材I鎖控效果和安全。當筋材I為高強鋼筋桿體時，對其鎖定宜采用氣動緊固器具實施，以保證高鎖定值，為煤柱6提供較大的側向約束力。對于煤柱6之間聯(lián)絡巷的加固，采用常規(guī)的錨桿(索)網(wǎng)+鋼帶耦合支護技術。對于大傾角煤層巷道之間的煤柱6的筋材I鎖控加固，上述思想仍適用。對于巖巷間巖柱的筋材I鎖控加固，上述思想、方法和步驟完全適用。本發(fā)明實施例提供的多巷順槽巷間薄煤柱6加固的方法，該方法先在一條巷道的煤柱6面上鉆孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的兩側面掛網(wǎng)片2、加鋼帶3，對筋材I施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片2、鋼帶3緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱6施加側向壓力，該方法采用直穿煤柱6的筋材I對煤柱6進行鎖控，提高了煤柱6側向約束，使煤柱6處于較大的三向受力狀態(tài)，提高了煤柱6的強度及抗衡采動影響的能力，減少了巷道間的煤柱6寬度及煤炭資源的浪費，維護簡單，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法，其特征在于，該方法先在一條巷道的煤柱幫上鉆孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的兩側面掛網(wǎng)片、加鋼帶，對筋材施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片、鋼帶緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱施加側向壓力。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述筋材可采用鋼筋，也可采用鋼絞線，也可采用抗拉強度較高的線狀材料。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)片可采用鋼筋網(wǎng)片，鋼帶可選用高凸鋼帶，或以型鋼作為鋼帶。
4.按權利要求1所述的方法，其特征在于，對于地應力環(huán)境惡劣、煤質(zhì)差、煤柱高的情形，可在煤柱中間適當增加橫向鋼帶，或適當提高筋材的直徑或改變筋材的類型，或提高筋材鎖定值，使得對煤柱能產(chǎn)生更大的側向約束，提高煤樁的抗采動穩(wěn)定性。
5.按權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法也可采用一孔多根筋材，增加筋材布置的間排距，提高施工總體進度。
6.按權利要求1所述的方法，其特征在于，對于位于水平、近水平煤層或小傾角度煤層中的巷道，巷間煤柱加固施工的具體步驟如下: 步驟一，通過理論計算預估應力降低區(qū)的范圍，以煤柱處于應力降低區(qū)為原則確定巷間煤柱的寬度，通過理論分析、數(shù)值模擬和工程經(jīng)驗綜合確定筋材的布置、網(wǎng)片的網(wǎng)格大小和網(wǎng)片的尺寸、鋼帶的尺寸與布置、筋材的張拉鎖定值； 步驟二，兩巷實施錯距掘進，對先掘巷道，需對煤柱進行臨時支護，以錨網(wǎng)支護為主； 步驟三，在后掘巷道施工時，宜在掘進一小段或一個作業(yè)循環(huán)長度后，從煤柱側鉆水平孔，穿透煤柱； 步驟四，鉆完鉆孔后，將筋材芽入鉆孔中，當芽完筋材的部位足有Iv網(wǎng)片尺寸時，或完成這一個循環(huán)段的筋材穿孔后，掛上網(wǎng)片，聯(lián)結牢網(wǎng)片，用鋼帶壓住網(wǎng)片，再通過對筋材進行張拉鎖定把它們緊固起來； 步驟五，按步驟四完成一循環(huán)段的筋材鎖控施工； 步驟六，重復步驟三至步驟五，直至整個煤柱的筋材鎖控施工工作完成。
7.按權利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟一中，筋材的布置包括:單孔筋材數(shù)量、位置、間距和排距；筋材可以是單根筋材，也可以是多根筋材構成的筋材束； 在步驟_■中，筋材鎖控施工宜在后掘巷道施工中進打； 在步驟三中，在快穿透煤柱時，應放慢鉆進速度，以保證另一側煤柱面的完整性，為了提高施工速度，可同時在煤柱兩側的巷道中進行，采取兩側分段交叉作業(yè)，即一段從先掘巷道煤柱側起鉆，另一段從后掘巷道煤柱側起鉆； 在步驟四中，由于起鉆側孔間距精度能控制好，可采用長鋼帶聯(lián)結，增強筋材的整體作用；若鉆穿側孔間距精度高，也應采用長鋼帶聯(lián)結；若孔間排距變化大，無法采用長鋼帶聯(lián)結時，則采用短鋼帶，即一孔筋材配一根短鋼帶。
8.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在施工中，應適當布置筋材測力計，監(jiān)測筋材的受力，并根據(jù)受力大小、煤柱的變形情況，可對筋材進行鎖定值調(diào)整，確保筋材鎖控效果和安全。
9.按權利要求1所述的方法，其特征在于，當筋材為高強鋼筋桿體時，鎖定宜采用氣動緊固器具實施，以保證高鎖定值，為煤柱提供較大的側向約束力；對于煤柱之間聯(lián)絡巷的加固，可采用常規(guī)的錨網(wǎng)與鋼帶耦合支護的方式。
10.按權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法也可用于對大傾角煤層巷道之間的煤柱的筋材鎖控加固以及對巖巷間巖柱的筋材鎖控加固。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多巷順槽巷間薄煤柱加固的方法，該方法先在一條巷道的煤柱幫上鉆孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的兩側面掛網(wǎng)片、加鋼帶，對筋材施加預緊力后并鎖定，把網(wǎng)片、鋼帶緊緊地聯(lián)成一個整體，實現(xiàn)對煤柱施加側向壓力，該方法采用直穿煤柱的筋材對煤柱進行鎖控，提高了煤柱側向約束，使煤柱處于較大的三向受力狀態(tài)，提高了煤柱的強度及抗衡采動影響的能力，減少了巷道間的煤柱寬度及煤炭資源的浪費，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。
文檔編號E21D11/14GK103089279SQ20131001459
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者鄒正盛, 琚曉冬, 秦莞臻, 頓志林, 鄭清潔, 劉麗輝 申請人:河南理工大學