高應(yīng)力強(qiáng)擾動(dòng)煤層沿空留巷多級(jí)加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高應(yīng)力強(qiáng)擾動(dòng)煤層沿空留巷多級(jí)加固方法，尤其適用于大采深、復(fù)雜頂板、近距離高瓦斯煤層群開(kāi)采時(shí)采空區(qū)沿空留巷的加固。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于開(kāi)采高地應(yīng)力、厚層堅(jiān)硬頂板、直覆近距離煤層群，由于堅(jiān)硬頂板工作面“三帶”廣，采動(dòng)強(qiáng)烈，頂板預(yù)裂解危困難，采空區(qū)側(cè)向長(zhǎng)懸頂引起高附加應(yīng)力，充填墻體承載大，維護(hù)困難，近距離鄰近層卸壓瓦斯大量涌入保護(hù)層采空區(qū)，威脅保護(hù)層安全回采等原因，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有對(duì)此種條件下進(jìn)行無(wú)煤柱沿空留巷的成功先例，因此開(kāi)展此類(lèi)條件下無(wú)煤柱沿空留巷技術(shù)研究意義重大。
[0003]沿空留巷的巷道圍巖變形既取決于采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)，又與圍巖應(yīng)力場(chǎng)密切相關(guān)。采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)、留巷圍巖應(yīng)力場(chǎng)從掘進(jìn)到留巷顯現(xiàn)出明顯的階段性特征，各階段頂板運(yùn)動(dòng)規(guī)律、應(yīng)力演化規(guī)律、變形特點(diǎn)均不盡相同。因此，沿空留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)控制應(yīng)充分考慮留巷應(yīng)力分布與破壞特征的階段性特點(diǎn)，針對(duì)不同階段采取科學(xué)合理的控制技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高應(yīng)力強(qiáng)擾動(dòng)煤層沿空留巷多級(jí)加固的方法，針對(duì)沿空留巷圍巖應(yīng)力分布與破壞的各階段特征，分別采用沿空留巷及充填區(qū)域頂板加固，施工充填墻體并加固，巷內(nèi)輔助加強(qiáng)支護(hù)和后期封補(bǔ)等方法，使沿空留巷在最終變形后能滿足通風(fēng)、行人等安全生產(chǎn)及下一個(gè)工作面回采需要，保證沿空留巷的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，達(dá)到科學(xué)合理、安全可靠、易施工、效果好的目的。
[0005]本發(fā)明的高應(yīng)力強(qiáng)擾動(dòng)煤層沿空留巷多級(jí)加固方法，包括如下步驟:
[0006]a、回采前對(duì)沿空留巷進(jìn)行加固，在沿空留巷頂板布置實(shí)施間隔一定距離的錨桿，每行每列錨桿均配合使用鋼帶，形成頂板支護(hù)網(wǎng)；
[0007]b、對(duì)超前工作面5.5?6.5m左右靠近沿空留巷一側(cè)的煤壁進(jìn)行開(kāi)缺口施工，形成充填區(qū)域；
[0008]c、在充填區(qū)域的頂板施工錨桿，與巷道頂板的錨桿錯(cuò)開(kāi)布置，并配合使用鋼帶，形成頂板支護(hù)網(wǎng)；
[0009]d、超前工作面50m至工作面后方250m范圍內(nèi)的沿空留巷采用單體液壓支柱與鋼梁加強(qiáng)支護(hù)。
[0010]e、施工充填墻體，先在充填區(qū)域利用錨桿將充填模具組裝好，組裝時(shí)要將錨桿穿過(guò)模板上的相應(yīng)孔洞，并露出模板外至少50mm ;然后利用充填栗將加水?dāng)嚢杈鶆蚝蟮某涮畈牧辖?jīng)充填管路輸送至充填模具內(nèi)，待充填材料硬化后拆除充填模具，再分別在充填墻體靠近巷道一側(cè)水平和垂直方向上布置鋼帶，并利用露在充填墻體外的錨桿將鋼帶固定住，形成墻體加固網(wǎng)。
[0011]f、當(dāng)頂板發(fā)生變形，充填墻體上部與頂板之間出現(xiàn)空隙時(shí)，向空隙內(nèi)充填矸石等材料并噴注混凝土封填空洞。
[0012]g、當(dāng)沿空留巷穩(wěn)定后，對(duì)巷道頂部和幫部進(jìn)行噴漿處理，及時(shí)封補(bǔ)充填墻體上的空隙和裂隙。
[0013]進(jìn)一步地，所述的頂板支護(hù)網(wǎng)由所述的錨桿和所述的鋼帶組成，錨桿的行間距為400mm-700mm ;鋼帶長(zhǎng) 1200mm-2100mm、寬 150mm-200mm、厚 10mm-20mm，鋪設(shè)在相鄰的兩根銷(xiāo)桿之間，并利用錨桿將其兩端固定住。
[0014]進(jìn)一步地，所述單體液壓支柱的間距為0.7m-1.5m，所述鋼梁的長(zhǎng)度為
1.5m-3.0m;所述的單體液壓支柱與鋼梁采用一梁二柱的方式向前布置，橫向布置三排單體液壓支柱，回采側(cè)靠近煤壁0.4m-0.7m處布置一排，依次向非回采側(cè)間隔lm-1.5m和2m~2.5m布置兩排。
[0015]進(jìn)一步地，所述的充填模具由四塊長(zhǎng)方形模板和若干條錨桿組成，每塊模板上均勻分布著間距為400mm-700mm的孔洞，孔洞直徑大于等于錨桿直徑，相鄰模板的每一行孔洞均不在同一水平面上，而相對(duì)模板的同一行孔洞相互對(duì)應(yīng)且在同一水平面上，利用四塊模板組成一個(gè)沒(méi)有頂和底的箱體，將錨桿穿過(guò)兩塊相對(duì)模板上相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)孔洞，并將錨桿兩端固定住，保證錨桿的兩端均露出模板外至少50mm。
[0016]進(jìn)一步地，所述的墻體加固網(wǎng)同樣由所述的錨桿和所述的鋼帶組成，每三根相鄰的一行或一列錨桿固定一根鋼帶。
[0017]進(jìn)一步地，步驟g所述噴楽的厚度不小于60mm。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:
[0019](1)本發(fā)明方法根據(jù)沿空留巷圍巖應(yīng)力分布與破壞的各階段特征而相應(yīng)的施工加固方法，科學(xué)合理，安全可靠，易施工，效果好。
[0020](2)利用頂板支護(hù)網(wǎng)對(duì)巷道及充填區(qū)域頂板加固后，可以有效控制深部巷道圍巖變形，改善巷道周邊圍巖應(yīng)力分布，提高其穩(wěn)定性，發(fā)揮了錨桿和錨索的主動(dòng)支護(hù)作用，同時(shí)還可防止在充填墻體還沒(méi)有達(dá)到較高的強(qiáng)度時(shí)由于頂板的離層或冒落造成對(duì)充填墻體的破壞；
[0021](3)通過(guò)對(duì)工作面前后方沿空留巷的加強(qiáng)支護(hù)，能夠充分保護(hù)充填墻體不會(huì)被壓壞，而且工作面后方的巷內(nèi)輔助加強(qiáng)支護(hù)不但能夠有效的支撐頂板，還為工人在工作面端頭的施工提供安全保障；
[0022](4)利用充填模具澆筑充填墻體，不僅提高了充填墻體的整體性，抗變形能力和整體強(qiáng)度，且施工簡(jiǎn)便，速度較快；
[0023](5)通過(guò)對(duì)充填墻體施工墻體加固網(wǎng)，可以使充填墻體強(qiáng)度得到強(qiáng)化，提高了充填墻體的整體承載能力，使之能夠抵抗較大的垂直載荷；
[0024](6)通過(guò)封堵充填墻體上方的欠接頂空隙，保證了墻體充分接頂時(shí)的承壓能力，利用噴漿加固封補(bǔ)巷道頂部和幫部，利于提高巷道的穩(wěn)定性，減少了采空區(qū)漏風(fēng)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是沿空留巷內(nèi)輔助加強(qiáng)支護(hù)平面示意圖。
[0026]圖2是圖1的A-A剖面示意圖。
[0027]圖3是圖2的平面圖。
[0028]圖4是充填模具的結(jié)構(gòu)立體圖。
[0029]圖5是充填墻體的墻體加固網(wǎng)示意圖。
[0030]圖中:1_沿空留巷，2-錨桿，3-鋼帶，4-充填區(qū)域，5-單體液壓支柱，6-鋼梁，7-充填墻體，8-采空區(qū)，9-采煤工作面，10-液壓支架，11-充填模具，12-模板，13-孔洞。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0032]本發(fā)明的高應(yīng)力強(qiáng)擾動(dòng)煤層沿空留巷多級(jí)加固方法，包括如下步驟:
[0033]1)首先在回采前對(duì)沿空留巷1進(jìn)行加固，在沿空留巷1的頂板布置實(shí)施行間距為L(zhǎng)I = 400mm-700mm的錨桿2，每行、每列錨桿2均配合使用鋼帶3，形成頂板支護(hù)網(wǎng)，如圖2和圖3所示；
[0034]2)對(duì)超前工作面6m左右靠近沿空留巷1 一側(cè)的煤壁進(jìn)行開(kāi)缺口施工，形成充填區(qū)域4，然后在充填區(qū)域4的頂板施工錨桿2，與沿空留巷1頂板的錨桿2錯(cuò)開(kāi)布置，錨桿2行間距為L(zhǎng)1，并配合使用鋼帶3，形成頂板支護(hù)網(wǎng)，如圖2和圖