傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護及其施工方法與流程

2023-09-15 10:12:33 1

本發明涉及煤層開採技術領域，特別涉及一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護。還涉及一種應用於該沿空護巷支護的施工方法。

背景技術：

傾斜中厚煤層層狀頂板在沿空護巷時極易受到採動壓力而破壞，傾斜中厚煤層工作面機巷在巷道掘進時採用異形斷面的巷道較多，異形斷面巷道有利於保持巷道層狀頂板的完整性。但是由於巷道上幫比巷道下幫高很多，沿空護巷時受採動壓力影響，頂板下沉量很大，有的頂底板移近量在450mm～700mm之間，不能直接作為下區段的迴風巷使用。此外，錨網索支護的層狀頂板極易受到採動壓力破壞導致頂板冒落，進而導致沿空護巷失敗。而在多種沿空護巷手段確保頂板不被破壞的條件下，巷道底鼓現象卻不可避免。

綜上所述，如何確保傾斜中厚煤層層狀頂板在沿空護巷時不被破壞，成為了本領域技術人員亟待解決的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護，以確保頂板不被破壞。

本發明的另一目的在於提供一種應用於該沿空護巷支護的施工方法，保護頂板不被破壞。

為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護，包括錨杆支護和巷旁支護，還包括異形工字鋼棚支護，所述異形工字鋼棚支護的棚梁與頂板頂緊，所述異形工字鋼棚支護的棚腿的上端端面與所述棚梁的端部面接觸焊接，所述棚 腿的下端插進裝有碎石的下沉孔內。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，所述巷旁支護為雙孔型混凝土砌塊牆體，所述雙孔型混凝土砌塊牆體的頂部與頂板之間填充軟質材料。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，所述軟質材料為木料或泡沫塑料。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，所述的雙孔型混凝土砌塊牆體的厚度為0.4m～0.6m。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，所述下沉孔的深度0.4m～0.5m。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，位於巷道上幫的所述棚腿的長度為2.5m～3m；位於巷道下幫的所述棚腿的長度為1.5m～2m；位於巷道上幫的所述棚腿與所述雙孔型混凝土砌塊牆體之間的距離為0.1m～0.2m。

優選的，在上述的沿空護巷支護中，所述錨杆支護採用左旋螺紋鋼金屬樹脂錨杆和鋼筋梯支撐頂板，巷道上幫採用管縫式錨杆支護，頂板和巷道上幫均鋪設錨網。

本發明還提供了一種沿空護巷支護施工方法，應用於以上任一項所述的沿空護巷支護，步驟包括：

S01、採用錨杆支護對巷道進行基本支護；

S02、將雙孔型混凝土砌塊採用錯縫交叉砌築方式砌築垂直牆體，進行巷旁支護，牆體高度直至頂板，且牆體的頂部與頂板之間填充軟質材料，砌築牆體前，在牆體採空區側支設密集單體支柱，密集單體支柱的柱距為0.2m～0.3m，在距離密集單體支柱2.4m～3.0m處採用混凝土澆灌牆體基礎，待牆體基礎乾燥後，在牆體基礎上砌築牆體；

S03、在巷道中架設異形工字鋼棚支護，進行巷中支護，所述異形工字鋼棚支護的棚梁與頂板頂緊，所述異形工字鋼棚支護的棚腿的上端端面與所述棚梁的端部面接觸焊接，距離煤壁60m之內採用單體支柱作為棚腿，距離煤壁60m之外採用工字鋼作為棚腿，替換棚腿時，預先在巷中支設一根臨時的單體支柱，在原單體支柱所在的底板上鑿出下沉孔，將碎石裝進所述下沉孔內至設計高度，再將工字鋼棚腿插進裝有碎石的下沉孔內。

優選地，在上述的沿空護巷支護施工方法中，所述步驟S03中的替換棚腿時，依次進行，每次只能替換一根棚腿。

優選地，在上述的沿空護巷支護施工方法中，還包括步驟S04，沿空護巷 二次維護，對巷道進行沉底、清除浮煤和鋪設軌道，巷道的兩側採用砂漿澆築。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明提供的傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護中，巷中支護採用與巷道的端面形狀相同的異形工字鋼棚支護，異形工字鋼棚支護的棚梁與頂板頂緊，棚腿的上端端面與棚梁的端部進行面接觸焊接，且棚腿的下端插進裝有碎石的下沉孔內。頂板在錨杆支護的基礎上，使用了異形工字鋼棚作為巷中支護，工字鋼棚能夠穩定地支撐頂板，且工字鋼棚的棚腿插進底板上裝有碎石的下沉孔內，為工字鋼棚的棚腿預留了一定的下沉空間。因此，即便頂板和底板存在移近量，但是，工字鋼棚能夠整體支撐頂板下移，保持了頂板的完整性，頂板不會破壞。

本發明提供的沿空護巷支護施工方法應用於本發明中的沿空護巷支護，能夠保證頂板的完整，不會因為採動壓力而破壞。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護的錨杆支護的布置示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護的布置示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷二次維護的結構示意圖。

在圖1-圖3中，1為頂板、2為錨杆、3為錨索、4為巷道下幫、5為巷道上幫、6為軌面、701為棚梁、702為棚腿、8為牆體、9為下沉孔、10為軟質材料。

具體實施方式

本發明的核心是提供了一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護，頂板能夠保持完整，不被破壞。

本發明還提供了一種應用於該沿空護巷支護的施工方法，能夠保持頂板的完整。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參考圖1-圖3，本發明實施例提供了一種傾斜中厚煤層層狀頂板的沿空護巷支護，以下簡稱沿空護巷支護，包括錨杆支護、巷旁支護和巷中支護，其中，巷中支護為異形工字鋼棚支護，異形工字鋼棚支護的形狀與巷道的斷面形狀相同，圖1-圖3中列舉的巷道的斷面為梯形，則異形工字鋼棚支護的形狀也為梯形。異形工字鋼棚支護包括棚梁701和棚腿702，其中，棚梁701緊貼頂板1，將頂板1頂緊，棚腿702為工字鋼，棚腿702的上端端面與棚梁701的端部進行面接觸焊接，棚腿702的下端插進底板上裝有碎石的下沉孔9內。

上述的沿空護巷支護中，在錨杆支護的基礎上，在巷道中採用異形工字鋼棚支護作為巷中支護，通過形狀與巷道斷面形狀相同的異形工字鋼棚支護對頂板1進行完整地支撐，棚梁701的兩端與棚腿702的上端進行面接觸焊接，增強了異形工字鋼棚支護的結構強度，且棚腿702的下端插入底板上裝有碎石的下沉孔9內，裝有碎石的下沉孔9允許棚腿702在下沉孔9內下移，為異形工字鋼棚支護預留了下沉空間，從而，當頂底板移近時，異形工字鋼棚支護可完好地整體下移，頂板1在異形工字鋼棚支護的支撐下整體下移，確保了頂板1的完整性和穩定性，層狀頂板不會因為採動壓力遭到破壞。

如圖2所示，在本實施例中，沿空護巷支護的巷旁支護為雙孔型混凝土砌塊牆體8，即採用雙孔型混凝土砌塊砌築成牆體，雙孔型混凝土砌塊牆體8的頂部與頂板1之間填充有軟質材料10。通過對巷旁支護的阻力計算，確定選用雙孔型混凝土砌塊砌築牆體，雙孔型混凝土砌塊的強度為14MPa～16MPa，牆體的厚度優選為0.4m～0.6m，完全能夠承受壓力。在牆體的頂部與頂板1之間填充軟質材料10可以緩衝頂板1對牆體的硬性衝擊，保護頂板1。

作為優化，本實施例中的軟質材料10採用木料或泡沫塑料，只要能夠起 到緩衝作用即可，並不局限於本實施例所列舉的材料。

根據巷道的實際情況確定下沉孔9的深度，本實施例中下沉孔9的深度為0.4m～0.5m，使得異形工字鋼棚支護的預留下沉量能夠滿足頂底板的移近量，保持頂板1的完整和穩定。

在本實施例中，靠近巷道上幫5的棚腿702的長度為2.5m～3m；靠近巷道下幫4的棚腿702的長度為1.5m～2m；靠近巷道上幫5的棚腿702與雙孔型混凝土砌塊牆體8之間的距離為0.1m～0.2m。具體數值根據巷道的實際形狀確定。

在本實施例中，錨杆支護作為基本支護，錨杆支護採用左旋螺紋鋼金屬樹脂錨杆和鋼筋梯支撐頂板1，巷道上幫5採用管縫式錨杆支護，頂板1和巷道上幫5均鋪設錨網。

具體地，以工作面走向長1050m、傾斜長200m、煤層傾角平均為28°、採高為2.1m，煤層結構方式為外連煤層與內連煤層中間夾深灰色泥巖夾煤線與軟煤、外連偽頂和直接頂為深灰色泥巖、厚度為1.1～2.5m的工作面為例進行說明，該工作面容易垮落。採煤方法為走向長壁採煤法，採煤工藝為綜合機械化開採，瓦斯等級為瓦斯礦井。根據該工作面地質條件，採用錨杆支護設計理論及工程力學理論，對錨杆支護參數進行計算，得到機巷支護參數為：斷面形狀為異形，以外連煤層頂板為巷道頂板，頂板1寬度為3.6m，頂板1中高為2.122m，頂板1採用左旋螺紋鋼金屬樹脂錨杆配鋼筋梯支護，錨杆2長度為2.3m，錨杆2直徑為18mm，間排距為0.9m*0.9m；錨索3間距為3.6m，排距為1.8m，錨索3長度為5.25m，錨索直徑為15.24mm，巷道上幫5採用管縫式錨杆護幫，管縫式錨杆長度為1.5m，間排距為0.8m*0.9m，頂板1及巷道上幫5均鋪設錨網，錨網為菱形網。

異形工字鋼棚支護的參數為：棚距為0.9m，淨寬為2.4m，棚梁701長3.0m，棚梁701的梁頭為斜面，角度與頂板1傾角一致，巷道上幫5的棚腿702長2.8m，巷道下幫4的棚腿702長1.7m，巷道上幫5的棚腿702距牆體0.1m；由於頂板1將下沉，下沉孔9的深度為0.45m，採用碎石填至設計高度。

本發明實施例還提供了一種沿空護巷支護施工方法，應用於以上全部實施例所描述的沿空護巷支護，包括以下步驟：

步驟S01、採用錨杆支護對巷道進行基本支護，錨杆支護的參數可參照以上實施例所列舉的數據，當然，根據實際的工作面情況選擇合適的錨杆支護。

步驟S02、將雙孔型混凝土砌塊採用錯縫交叉砌築方式砌築成垂直牆體，進行巷旁支護，牆體高度直至頂板1，且牆體的頂部與頂板1之間填充軟質材料10，砌築牆體前，在牆體採空區側支設密集單體支柱，密集單體支柱的柱距為0.2m～0.3m，在距離密集單體支柱2.4m～3.0m處採用混凝土澆灌平整的牆體基礎，待牆體基礎乾燥後，一般為24小時後，在牆體基礎上砌築牆體。

步驟S03、在巷道中架設異形工字鋼棚支護，進行巷中支護，異形工字鋼棚支護的棚梁701與頂板1頂緊，異形工字鋼棚支護的棚腿702的上端端面與棚梁701的端部面接觸焊接，使其牢固固定。距離煤壁60m之內採用單體支柱作為棚腿702，距離煤壁60m之外採用工字鋼作為棚腿702，用工字鋼棚腿替換單體支柱棚腿時，預先在巷中支設一根臨時的單體支柱，在原單體支柱所在的底板上鑿出下沉孔9，將碎石裝進下沉孔9內至設計高度，再將工字鋼棚腿插進裝有碎石的下沉孔9內。

採用上述沿空護巷支護施工方法能夠保證在進行沿空護巷時，頂板保持完整和穩定，不會因採動壓力破壞。

進一步地，為了保證支護的安全，在本實施例中，在進行步驟S03中的替換棚腿時，依次進行，每次只替換一根棚腿702，操作過程穩定。當然，施工條件允許，也可以每次多替換幾根棚腿702。

如圖3所示，沿空護巷支護施工方法還包括步驟S04，沿空護巷二次維護，對巷道進行沉底、清除浮煤和鋪設軌道操作，巷道的兩側採用砂漿澆築。具體地，按照淨寬為2.2m，中高大於2.0m進行沉底，不破壞工字鋼棚腿，兩邊採用砂漿澆灌，確保巷道美觀，清除巷道內的浮煤，保持巷道乾淨整潔，確定軌道的軌面和位置，鋪設軌道，維護好沿空護巷支護。把沿空護巷二次維護與沿空護巷最終效果統籌考慮，二次維護不破壞支撐體，減少了工程量，縮短了施工時間。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例， 而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。