專利名稱：用于煤礦井下沿空掘巷的巷道支護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于煤礦井下Ⅳ類以上圍巖條件下沿空掘巷的巷道支護(hù)方法。
長期以來在煤礦開采中，沿采空區(qū)掘進(jìn)的巷道支護(hù)，均使用U型可縮性金屬支架或工字鋼架棚支護(hù)的方法。這是由于巷道在整個(gè)服務(wù)期間圍巖變形量較大，圍巖移動(dòng)不易控制，為了避免頂板事故的發(fā)生，則要消耗大量鋼材進(jìn)行支護(hù)，這樣不僅支護(hù)成本高，掘進(jìn)速度慢、效率低，而且施工過程中工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。雖然自五十年代中期起，煤礦井下已廣泛采用錨桿支護(hù)方式，但大都用于巖石巷道，而在長壁式采煤法的兩道，尤其是進(jìn)行沿空掘巷的工作面材料道，因其特殊的圍巖狀況，未能實(shí)施錨桿支護(hù)。
本發(fā)明的目的在于提供一種使用錨桿支護(hù)這種沿空掘巷巷道的方法。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容如下一種用于煤礦井下沿空掘巷的巷道支護(hù)方法，a、沿采空區(qū)邊緣3～30m開設(shè)巷道;
b、按巷道的最終斷面于縱向加高1～1.5m，橫向增寬1～1.2m的預(yù)留變形量進(jìn)行掘進(jìn)，并臨時(shí)支護(hù)頂板;
c、及時(shí)對巷道的頂板及兩幫自上至下實(shí)施組合錨桿支護(hù)。
當(dāng)圍巖穩(wěn)定時(shí)，最好沿采空區(qū)邊緣3～7m直接開設(shè)沿空巷道。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先開掘距采空區(qū)邊緣25～30m的附加材料道，待圍巖穩(wěn)定后再開掘沿空巷道。當(dāng)圍巖局部不穩(wěn)定時(shí)，所開設(shè)巷道具有繞過不穩(wěn)定區(qū)域的折曲段。
上述方法中所說的圍巖穩(wěn)定概念，是指上回采工作面采空區(qū)巖層移動(dòng)和上覆巖層壓力的穩(wěn)定。據(jù)礦壓觀測資料，上工作面回采后，對下面巷道的滯后影響距離為120～180m左右，影響時(shí)間約為5～6個(gè)月。由于沿空掘巷開掘時(shí)間不同，上工作面回采壓力對沿空巷道的影響也不同，為了不造成綜采工作面接續(xù)緊張，而又避開上回采工作面的采動(dòng)影響范圍，則需設(shè)計(jì)開掘一條距采空區(qū)30m左右的附加材料道;當(dāng)附加材料道掘至圍巖壓力穩(wěn)定區(qū)時(shí)，可拐線直接掘進(jìn)以3～7m窄煤柱隔離采空區(qū)的沿空巷道。外部沿空材料道部分在綜采工作面生產(chǎn)過程中，邊回采邊掘進(jìn)，以縮短沿空材料道的暴露時(shí)間，減少巷道變形。也就是說，當(dāng)上工作面回采時(shí)間超過5個(gè)月時(shí)，即可認(rèn)為圍巖壓力趨于穩(wěn)定，此時(shí)直接留窄煤柱開設(shè)沿空巷道;若遇有圍巖局部不穩(wěn)定區(qū)域時(shí)，應(yīng)拐線開設(shè)附加材料道。
使用組合錨桿支護(hù)所開設(shè)的上述巷道，其頂板應(yīng)配以鋼帶或鋼板梁固定。即在Ⅰ、Ⅱ類圍巖中采用鋼帶的梁狀布置方式，Ⅲ、Ⅳ類圍巖中采用鋼帶的網(wǎng)狀布置或以鋼板梁代替鋼帶，將金屬托板壓住鋼帶并緊貼頂板，用螺母、卷式錨固劑使金屬錨桿固定支護(hù)。錨桿長度為1.6～2.0m;直徑16～20mm，錨桿的間排距0.6～0.9m。兩幫煤體采用木錨桿配以水泥托板、鋼帶和金屬網(wǎng)固定支護(hù)。木錨桿1.6～1.8m，直徑36～38mm;錨桿的間排距為0.7～0.9m。上述的鋼帶是由兩根相互平行的主鋼筋按照錨桿間距焊接若干小橫筋而成，以兩個(gè)緊鄰的小橫筋為一錨固點(diǎn);鋼板梁為厚4.5～5.5mm、寬100mm的鋼板，其上依照錨桿間距鉆有若干錨桿孔。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于本方法采用適當(dāng)留設(shè)窄煤柱沿空掘巷配以組合錨桿支護(hù)，所設(shè)窄煤柱不僅對穩(wěn)定支撐頂板起到了一定作用，同時(shí)作為與采空區(qū)的隔離體，有效地阻止了采空區(qū)自然發(fā)火及有害氣體的擴(kuò)散，對井下安全生產(chǎn)提供了良好條件。
由于沿空掘巷采用錨桿支護(hù)，與金屬架棚支護(hù)施工相比，工藝簡單，有利于實(shí)現(xiàn)支護(hù)工作機(jī)械化，且掘進(jìn)中材料運(yùn)輸量的減少，不僅使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，還提高了掘進(jìn)速度和支護(hù)效率，作業(yè)人員也可相對減少。
實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)沿空掘巷，其掘進(jìn)斷面的有效空間利用率提高了，對井下的通風(fēng)、運(yùn)輸和行人的安全，以及對采掘作業(yè)都創(chuàng)造了良好的條件。同時(shí)巷道的支護(hù)成本低，可節(jié)省大量的材料費(fèi)用，節(jié)約了鋼材消耗。
總之，通過適時(shí)利用錨桿、金屬網(wǎng)和鋼帶的組合作用，使將要滑動(dòng)的巖層重新得到穩(wěn)定，保持并增強(qiáng)了圍巖強(qiáng)度，從而提高了圍巖的自承載能力，有效地控制了頂板的冒落，確保了安全生產(chǎn)。該方法可為煤礦生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)、高效、安全的作業(yè)環(huán)境，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明巷道支護(hù)的示意圖。
下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，將使本發(fā)明的目的及效果變得更清晰明顯。
我礦用本方法進(jìn)行的沿空掘巷，頂板條件為Ⅱ-Ⅳ類，與采空區(qū)留設(shè)3～5m窄煤柱。巷道凈寬3.0～3.5m，高度不小于2.6m。參見圖1，頂板支護(hù)采用金屬錨桿1，配以金屬托板3和快硬水泥卷式錨固劑，利用螺母固定于頂板。為防止錨桿附近的巖層冒落，用略小于巷道寬度的鋼帶4，將一排錨桿連成一體，錨桿的間排距為800mm，其規(guī)格為直徑16mm，長度1.6～1.8m，兩幫采用直徑36～38mm，長度為1.6m的木錨桿，配以鋼帶、金屬網(wǎng)5和水泥托板6進(jìn)行支護(hù)。錨桿的安裝方法與普通巷道錨桿支護(hù)時(shí)機(jī)械打眼、楔入等等程序一樣，屬于成熟工藝不再贅述。
我礦先后使用本方法進(jìn)行沿空掘巷八處，總進(jìn)尺6400m，其效果為在沿空掘巷整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)，頂?shù)装逑鄬ψ冃瘟?009mm，兩幫相對變形量1091mm，頂板下沉量199mm。巷道支護(hù)系統(tǒng)可靠，安全出口高度滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。
與同斷面架棚巷道相比，錨桿支護(hù)沿空掘巷掘進(jìn)速度提高20%，巷道斷面利用率提高15%，通風(fēng)阻力降低10%。
與同斷面工字鋼棚巷道相比，節(jié)約了大量鋼材，巷道成本低，其支護(hù)巷道的材料費(fèi)每米可節(jié)省240元以上。按礦用工字鋼復(fù)用二次，復(fù)用率50%計(jì)算僅此一項(xiàng)，一個(gè)工作面就可省下數(shù)十萬支護(hù)費(fèi)用。
由此可看出采用本方法支護(hù)沿空掘巷道，確保了通風(fēng)，運(yùn)輸和行人安全，為采掘作業(yè)創(chuàng)造了良好條件，是一種經(jīng)濟(jì)、簡單、易行且具有推廣價(jià)值的沿空掘巷支護(hù)方法。
權(quán)利要求
1.一種用于煤礦井下沿空掘巷的巷道支護(hù)方法，其特征在于a、沿采空區(qū)邊緣3～30m開設(shè)巷道；b、按巷道的最終斷面于縱向加高1～1.5m，橫向增寬1～1.2m的預(yù)留變形量進(jìn)行掘進(jìn)，并臨時(shí)支護(hù)頂板；c、及時(shí)對巷道的頂板及兩幫自上至下實(shí)施組合錨桿支護(hù)。
2.如權(quán)利要求1所述的支護(hù)方法，其特征在于，當(dāng)圍巖穩(wěn)定時(shí)，最好沿采空區(qū)邊緣3～7m直接開設(shè)沿空巷道。
3.如權(quán)利要求1所述的支護(hù)方法，其特征在于，當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先開掘距采空區(qū)邊緣25～30m的附加材料道，待圍巖穩(wěn)定后再開掘沿空巷道。
4.如權(quán)利要求2或3所述的支護(hù)方法，其特征在于，當(dāng)圍巖局部不穩(wěn)定時(shí)，所開設(shè)巷道具有繞過不穩(wěn)定區(qū)域的折曲段。
5.如權(quán)利要求1所述的支護(hù)方法，其特征在于，對巷道頂板實(shí)施組合錨桿支護(hù)是指鋼帶以金屬錨桿、卷式錨固劑和金屬托板，通過螺母固定于頂板。
6.如權(quán)利要求1所述的支護(hù)方法，其特征在于，對巷道兩幫的支護(hù)是通過金屬網(wǎng)、鋼帶配以木錨桿、水泥托板和楔塊完成的。
7.如權(quán)利要求5或6所述的支護(hù)方法，其特征在于，上述錨桿的間排距為0.6～1.0m。
8.如權(quán)利要求5或6所述的支護(hù)方法，其特征在于，上述鋼帶是在兩根相互平行的主鋼筋上依錨桿間距焊接小橫筋而成。
9.如權(quán)利要求5或6所述的支護(hù)方法，其特征在于，在Ⅰ-Ⅱ類圍巖條件下，鋼帶采用梁狀布置方式。
10.如權(quán)利要求5或6所述的支護(hù)方法，其特征在于，在Ⅲ-Ⅳ類圍巖條件下，鋼帶采用網(wǎng)狀布置方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于煤礦沿空掘巷的支護(hù)方法，即留設(shè)窄煤柱護(hù)巷、預(yù)留變形量掘進(jìn)并及時(shí)對頂板和側(cè)幫實(shí)施組合錨桿支護(hù)；在圍巖局部不穩(wěn)定時(shí)，可先開掘附加材料道而避開不穩(wěn)定區(qū)域；對頂板和側(cè)幫分別采用金屬錨桿和木錨桿并均配以鋼帶和托板等附件按一定排列方式固定支護(hù)。用該方法進(jìn)行沿空掘巷，巷道有效空間大，有利于通風(fēng)、運(yùn)輸；鋼材消耗少，支護(hù)成本低；材料運(yùn)量少，工效高，支護(hù)效果好，維護(hù)方便，具有良好的推廣價(jià)值。
文檔編號E21D9/00GK1083896SQ9310883
公開日1994年3月16日 申請日期1993年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月24日
發(fā)明者卜慶先, 徐丙庚, 顧則仁, 黃國民, 許生榮, 成濟(jì)徽, 姜貽權(quán), 舒培生, 陳鴻章, 黃建岳, 孫海, 譚江江, 吳文斌, 賈敬新, 鄒永華 申請人:徐州礦務(wù)局龐莊煤礦