一種用於工作面端頭採空區放頂的方法與流程
2023-05-12 08:39:11
本發明涉及一種採空區放頂的方法，尤其涉及一種用於工作面端頭採空區放頂的方法。
背景技術：
在煤礦生產過程中，隨著工作面向前推進，採空區頂板周期性成「O-X」破斷。工作面端頭位置採空區頂板懸露面積過大，易造成工作面上隅角瓦斯集聚，給礦井生產帶來極大安全隱患。
在現有相關技術中，通常在煤炭開採過程中，首先對工作面端頭位置的頂板鑽孔，然後在鑽孔內裝填炸藥爆破，或對鑽孔注高壓水對頂板進行水壓制裂，或直向鑽孔內注入膨脹破碎劑對頂板造成破壞。因採空區禁止人員進入，故而鑽孔放頂工作只能在緊鄰工作面端頭位置進行，若頂板懸露面積較大，難以對採空區較深處懸露的頂板進行放頂工作。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
為此，本發明提出一種用於工作面端頭採空區放頂的方法，該方法利用中空注漿錨杆向頂板巖體中注入體積可膨脹的化學漿液的方法中來破碎放頂，較原有技術相比，不需在放頂時鑽孔而簡化了放頂工序，降低放頂成本，同時也能對採空區較深處的頂板進行放頂工作。
根據本發明一種用於工作面端頭採空區放頂的方法，向頂板中注入體積可膨脹的化學漿液，從而破碎頂板巖體進行放頂，其特徵在於，包括步驟①：掘進回採巷道時，該回採巷道頂板採用中空注漿錨杆進行支護；步驟②：將所述中空注漿錨杆與注漿管連接；步驟③：工作面向前推進，所述工作面端頭的後方採空區頂板懸露一定長度後，由臨近採空區一側向工作面方向，對位於所述採空區的所述中空注漿錨杆依次注入所述體積可膨脹的化學漿液。所述化學漿液在頂板巖體內膨脹，由於懸露的頂板臨近採空區一側具有一定自由面，則頂板巖體受到所述化學漿液膨脹產生的壓力破碎垮落，之後將工作面前方的所述中空注漿錨杆與所述注漿管相連，等待下次注漿放頂。
回採巷道頂板採用所述中空注漿錨杆支護，且所述中空注漿錨杆直接作為放頂的注漿錨杆，不需要再單獨對頂板進行鑽孔，使放頂工序更為簡單，成本降低。所述中空注漿錨杆分布在位於工作面後方採空區的回採巷道頂板上，使得注漿範圍更廣，針對工作面上隅角的頂板放頂效果更好。
另外，根據本發明實施例的一種用於工作面端頭採空區放頂的方法，還具有如下附加的技術特徵：
根據本發明的一個實施例的一種採空區放頂的方法，所述步驟②中採用的所述中空注漿錨杆為兩腔式錨杆；所述體積可膨脹的化學漿液由兩種不同漿液組成，所述兩種不同漿液在分開狀態下不發生體積膨脹，而在混合狀態下發生體積膨脹；所述兩種不同漿液分別由所述中空注漿錨杆的不同腔體注入頂板巖體，並在頂板巖體中混合後發生膨脹。
附圖說明
圖1為本發明一個實施例的工作面放頂前的平面示意圖。
圖2為本發明一個實施例的工作面放頂前的剖面示意圖。
圖3為本發明一個實施例的中空錨杆結構圖。
圖4為本發明一個實施例的工作面放頂後的平面示意圖。
圖5為本發明一個實施例的工作面放頂後的剖面示意圖。
圖中：
1：回採巷道；
2：工作面；
3：採空區；
4：懸露頂板；
5：兩腔式中空錨杆；51：注漿孔
6：注漿泵、61：A液泵、62：B液泵；
7：注漿管、71：A液注漿管、72：B液注漿管；
8：鑽孔。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖1-5具體描述根據本發明實施例的一種用於工作面端頭採空區放頂的方法。
根據本發明實施例的一種用於工作面端頭採空區放頂的方法，包括：
步驟①：掘進回採巷道1時，該回採巷道1的頂板採用中空注漿錨杆進行支護。中空注漿錨杆的密度及間距可根據不同地質條件進行調整。在需要加強支護段，亦可以採用單體液壓支柱或其他方式對頂板進行輔助支護，以保證生產安全。回採巷道1的兩幫可採用普通錨杆進行支護。錨固後的中空注漿錨杆均勻分布在回採巷道1的頂板上。
步驟②：如圖1-2所示，在工作面2向前推進時，將工作面2前方的中空注漿錨杆5與注漿管7連接，以保證位於工作面2後方採空區3的中空注漿錨杆5均與注漿管7相連，且能正常注漿。提前安裝注漿管以保證井下工作人員的作業空間位於工作面2端頭或回採巷道1位置。
步驟③：如圖1-2所示，工作面2向前推進，所述工作面2端頭的後方採空區頂板懸露一定長度後，由臨近採空區一側向工作面2方向，對位於所述採空區3的所述中空注漿錨杆5依次注入所述體積可膨脹的化學漿液。化學漿液在頂板巖體內膨脹，由於懸露頂板4臨近採空區3一側具有一定自由面，則臨近採空區3的頂板巖體首先受到化學漿液膨脹產生的壓力破碎垮落，同時再次為周邊未垮落的頂板形成自由面，臨近的頂板由中空注漿錨杆5注漿後，受漿液膨脹力垮落，從而造成採空區懸露頂板由採空區一側向工作面2方向依次垮落。之後將工作面2前方中空注漿錨杆與注漿管7相連，如圖4-5所示。
回採巷道頂板採用中空注漿錨杆5支護，同時中空注漿錨杆5直接作為放頂的注漿錨杆，無需在放頂時，重新再對頂板進行鑽孔，使放頂工序更為簡單，成本降低。中空注漿錨杆5分布在位於工作面後方採空區3的回採巷道1頂板上，使得注漿範圍更廣，針對工作面上隅角的頂板放頂效果更好。
優選的，在一個實施例中，如圖3所示，步驟②中採用的中空注漿錨杆為兩腔式中空錨杆5；體積可膨脹的化學漿液由兩種不同的A漿液及B漿液組成，A漿液與B漿液在分開狀態下不發生體積膨脹，而在混合狀態下發生體積膨脹；A漿液及B漿液分別由中空注漿錨杆的兩個腔體注入鑽孔8及頂板巖體中，並在頂板巖體中混合後體積發生膨脹。
換言之，兩種不同的漿液即A漿液及B漿液在混合後，其體積發生膨脹。步驟②中採用的中空注漿錨杆為兩腔式中空錨杆5，該兩腔式中空錨杆5內部為中空，且在中間被隔斷為兩個腔體，每個腔體具有與外界相同的注漿孔。A漿液及B漿液分別由注漿管7注入兩腔式中空錨杆的兩個腔體內，並由錨杆杆體上的注漿孔流出，A漿液及B漿液在注入的漿液壓力下充滿鑽孔空間及巖體縫隙後停止注漿，A漿液及B漿液並充分接觸混合，而後體積發生膨脹，對周圍巖體產生壓力，從而使巖體產生新的裂隙或使原有裂隙擴張，最終注漿區域頂板巖體垮落。
由此，在注漿後中，依靠A漿液及B漿液混合後體積膨脹後產生的壓力進行破巖放頂，而不需注漿時的，注漿泵產生高壓，因此對注漿泵及注漿管7的可靠性要求降低，從而降低了成本，且提高了破巖功效。
下面結合附圖1-5具體描述根據本發明實施例的一種用於工作面2端頭採空區放頂的方法。
首先，在掘進回採巷道1時，巷道頂板採用兩腔式中空注漿錨杆5進行支護，也可同時採用其他方式進行加強支護。然後在工作面2向前推進時，將工作面2前方的兩腔式中空注漿錨杆5與注漿管7相連接，以保證工作面2向前推進過後，工作面2端頭採空區頂板的兩腔式中空注漿錨杆都可以工作。最後，工作面2向前推進，其端頭位置後方採空區頂板懸露一定長度後，對懸露頂板4由靠近採空區一側向靠近工作面2一側進行注漿，A漿液及B漿液分別由兩腔式中空注漿錨杆的不同腔體注入頂板，在頂板巖體內混合後體積膨脹，擴大頂板原有裂隙並產生新的裂隙，最終使頂板垮落下來。該方法破巖及放頂效果好，成本低。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵之「上」或之「下」可以包括第一和第二特徵直接接觸，也可以包括第一和第二特徵不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特徵接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」包括第一特徵在第二特徵正上方和斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。