沿空留巷開采支護工藝方法
【專利摘要】一種沿空留巷開采支護工藝方法，包括第一步、開采留巷補強或掘巷留巷加強一次支護；第二步、回采工作面留巷側(cè)端頭超前支護，與普通回采時超前支護方法一樣，對超前段支護采用一字梁和單體液壓支柱，不同之處有：一是留巷時超前支護長度比規(guī)程要求的長度長5米，即正常開采時為25米，留巷開采時為30米；二是一字梁由原來的縱向改為橫向，即由原來的沿巷道方向改為沿工作面的方向布置；第三步、回采工作面1#-3#架頂部上雙網(wǎng)支護；第四步、保留巷道支護；第五步、留巷采空區(qū)側(cè)自然假幫形成；隨工作面不斷向前推進，采空區(qū)直接頂跨落，冒落的矸石自然滾落于端頭1#-3#架后方的菱形網(wǎng)上，網(wǎng)在上覆巖石的自重作用下自然下墜。
【專利說明】沿空留巷開采支護工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及采煤【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種沿空留巷開采支護工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于沿空留巷，目前有高水及超高水充填、澆混凝土、鋼管混凝土加單錨索、砌筑 矸石袋、料石、混凝土砌塊、金屬棚加單體、支設(shè)密集單體加木垛等留巷技術(shù)，但上述留巷均 存在有不足，其中，高水及超高水充填、澆混凝土、鋼管混凝土加單錨索、砌筑矸石袋、料石、 混凝土砌塊留巷技術(shù)，其缺點有，一是操作環(huán)境均在回采工作面后方采空區(qū)中操作，操作安 全環(huán)差，安全系數(shù)相對較低，二是用工量大，三是被動支護，支護效果差，四是成本相對較 商。
[0003] 另外，高水及超高水充填、澆混凝土充填留巷技術(shù)，還有其他缺點，一是需先對充 填操作區(qū)頂板進行支護加固，二是要建模，三是需要充填設(shè)備，四是影響回采產(chǎn)量，工藝工 序復(fù)雜。鋼管混凝土 +單錨索+矸石袋、砌筑矸石袋、料石、混凝土砌塊留巷技術(shù)的缺點有： 工人勞動強度大、運輸環(huán)節(jié)多。金屬棚加單體、支設(shè)密集單體加木垛等留巷技術(shù)的缺點有： 單體及木料用量多，單體及棚的損壞量大，后期巷道維護維修工程量大，棚的回收復(fù)用率 低，且要作整形處理，對采空區(qū)的密封效果不好。
[0004] 為此怎樣實現(xiàn)操作環(huán)境安全(不在采空區(qū)中作業(yè))、主動承載支護、低成本、高效 (生產(chǎn)和留巷)、操作簡單、能密封采區(qū)空的開采留巷工藝是煤礦開采中的一大技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種操作安全、成本低、效率高的沿空留巷開采支護工藝方 法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種沿空留巷開采支護工藝方法，其特征是，包括如下操作步驟： 第一步、開采留巷補強或掘巷留巷加強一次支護。
[0007] (1)、已施工完畢、準備留巷的巷道。
[0008] 在工作面開采前先只對預(yù)留巷道頂板進行補強支護；補強采用錨索梁支護，一梁 三錨，梁距和錨索間距均為1米，錨索長度以采高的3-4倍加錨入穩(wěn)固基巖中不少于2米而 定，錨梁長度比正常巷寬少〇. 8米，錨梁采用16#槽鋼加工制作。
[0009] (2)、尚未掘進、準備以后留巷的巷道。
[0010] 掘巷時即按上述（1)步聚中的斷面施工，頂板采用一梁三錨錨網(wǎng)索支護，兩幫采 用金屬左旋螺紋鋼錨桿支護；頂板用鋼筋網(wǎng)，幫部用金屬菱形網(wǎng)；錨索梁和錨索間距均為1 米，幫部錨桿間排距分別為0. 9米和1米，幫部最上部錨桿距頂板0. 3米。
[0011] 錨桿和錨索尾端均采用樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨桿錨固長度為1米，錨索錨 固長度為2米。
[0012] 第二步、回采工作面留巷側(cè)端頭超前支護。
[0013] 與普通回采時超前支護方法一樣，對超前段支護采用一字梁和單體液壓支柱，不 同之處有：一是留巷時超前支護長度比規(guī)程要求的長度長5米，即正常開采時為25米，留巷 開采時為30米；二是一字梁由原來的縱向改為橫向，即由原來的沿巷道方向改為沿工作面 的方向布置。
[0014] 第三步、回采工作面1#_3#架頂部上雙網(wǎng)支護。
[0015] 留巷開采時隨工作面的推進，需對留巷側(cè)端頭1#_3#液壓支架頂部鋪設(shè)雙層菱形 網(wǎng)支護，回采時端頭增此工序，掛網(wǎng)時1#架臨巷側(cè)菱形網(wǎng)網(wǎng)邊必須與巷道頂部鋼筋網(wǎng)網(wǎng)邊 以雙股鐵絲相連，使之牢牢連為一體。
[0016] 第四步、保留巷道支護。
[0017] 在工作面留巷側(cè)端頭后方，當推采移架后，架后距離大于1米時，即在補強后的巷 道中復(fù)11#工字鋼棚支護，棚腿扎角1Γ，棚距為1米，工作面每推進1米復(fù)一架棚，棚與頂 幫之間用枇子、小料腰幫接頂，用木楔緊牢，并用撐桿緊固；復(fù)棚時注意：若發(fā)現(xiàn)采空區(qū)側(cè) 上部菱形網(wǎng)下墜嚴重無法扶棚腿時，可用單體頂以適當?shù)慕嵌认蛲鈸尉W(wǎng)，外撐時需用木柱 冒護網(wǎng)，禁止單體直接接觸網(wǎng)，防止將網(wǎng)頂破。
[0018] 其中，（1)、動壓區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0019] 本段長度> 80米，在此巷段所復(fù)棚的梁下，巷中至采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩棵單體支柱， 其中一棵單體支設(shè)在距棚梁接口 0. 3米處，另一棵支設(shè)在巷中線位置，均穿鐵鞋。
[0020] (2 )、動壓減弱區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0021] 隨留巷長度的延伸，在動壓減弱區(qū)即在> 80米和< 120米的留巷復(fù)棚段，可將棚 梁下支設(shè)在巷中線位置的單體拆除，只保留靠采空區(qū)側(cè)一棵單體。
[0022] (3)、在動壓消失區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0023] 在動壓消失區(qū)即留巷長度> 120米以里的穩(wěn)定巷段，可將棚梁下的單體支柱全部 撤除，此為沿空巷開采最終斷面。
[0024] 第五步、留巷采空區(qū)側(cè)自然假幫形成。
[0025] 隨工作面不斷向前推進，采空區(qū)直接頂跨落，冒落的矸石自然滾落于端頭1#_3#架 后方的菱形網(wǎng)上，網(wǎng)在上覆巖石的自重作用下自然下墜，隨著工作面的推進，網(wǎng)上部冒落矸 石在頂板緩慢下沉和采動應(yīng)力再次分配作用下，逐漸被壓實，在留巷側(cè)沿棚腿方向自然形 成一假幫，而對采空區(qū)進行有效封閉。
[0026] 本發(fā)明所述工藝方法適用于中等穩(wěn)定頂板、堅硬底板條件、低瓦斯、無沖擊地壓和 集中應(yīng)力構(gòu)造、近水平及緩傾斜薄煤層和中厚煤層綜采工作面，能夠提高留巷操作安全環(huán) 境、資源回收率和生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明所述巷道的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A-A斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為原巷道施工支護斷面； 圖3是圖1的B-B斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為留巷頂板補強施工支護斷面，即后期補強或直接 掘巷施工斷面圖； 圖4是圖1的C-C斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為回采工作面超前支護斷面； 圖5是圖1的D-D斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為回采工作面1#-3#頂部掛雙網(wǎng)和端頭支護斷面； 圖6是圖1的E-E斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為回采工作面面后留巷復(fù)棚加雙單體支護斷面（動 壓區(qū)），端頭向面后支護長度不少于80m ; 圖7是圖1的F-F斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為回采工作面面后留巷復(fù)棚加一單體支護斷面（動 壓減弱區(qū)），支護范圍不少于80-120m ; 圖8是圖1的G-G斷面結(jié)構(gòu)示意圖，為回采工作面面后留巷動壓穩(wěn)定區(qū)段支護斷面，即 最終成功留巷斷面，大于120m后可撤除單體。
[0028] 附圖中： 1、錨索鎖具；2、錨索鐵托盤；3、錨索梁（規(guī)格：160*500)，用16#槽鋼加工制作；4、錨 索鋼鉸線（規(guī)格：Φ 15. 24*6000或8000) ;5、錨索鉆孔Φ 20-24 ;6、樹脂錨固劑；7、高強錨 桿緊固螺母；8、高強錨桿金屬托盤；9、高強金屬錨桿（Φ 120*2000) ;10、鋼筋經(jīng)緯網(wǎng)（網(wǎng)格 100*100, Φ6. 5*3600*1100) ;11、鐵絲菱形網(wǎng)，用鍍鋅鐵絲加工制作；12、左旋金屬螺紋鋼 錨桿（Φ 16*1600) ;13、錨索梁（規(guī)格：160*2600)，用16#槽鋼加工制作；14、雙層菱形網(wǎng)， 兩層單網(wǎng)合成；15、單體液壓支柱；16、一字形鉸接頂梁，鉸接梁長1000 ;17、墊木；18、鐵鞋； 19、液壓支架；20、工字鋼棚梁，用11#礦工鋼加工制作；21、工字鋼棚腿，用11#礦工鋼加工 制作；22、接頂枇子；23、腰幫木料；24、撐桿；25、木楔；26、矸石冒落后形成的自然假幫，用 雙14#鐵絲扎接，結(jié)點間距100 ;27、菱形雙層網(wǎng)網(wǎng)邊與鋼筋網(wǎng)扎結(jié)點。
[0029] 以上單位均為mm。

【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述： 一種沿空留巷開采支護工藝方法，如圖1至圖8所示，包括如下操作步驟： 第一步、開采留巷補強或掘巷留巷加強一次支護。
[0031] (1)、已施工完畢、準備留巷的巷道。
[0032] 在工作面開采前先只對預(yù)留巷道頂板進行補強支護；補強采用錨索梁支護，一梁 三錨，梁距和錨索間距均為1米，錨索長度以采高的3-4倍加錨入穩(wěn)固基巖中不少于2米而 定，錨梁長度比正常巷寬少〇. 8米，錨梁采用16#槽鋼加工制作，見B-B斷面圖。
[0033] (2)、尚未掘進、準備以后留巷的巷道。
[0034] 掘巷時即按上述（1)步聚中的B-B斷面施工，頂板采用一梁三錨錨網(wǎng)索支護，兩幫 采用金屬左旋螺紋鋼錨桿支護；免除A-A斷面巷道頂部強力錨桿支護；頂板用鋼筋網(wǎng)，幫部 用金屬菱形網(wǎng)；錨索梁和錨索間距均為1米，幫部錨桿間排距分別為〇. 9米和1米，幫部最 上部錨桿距頂板0. 3米。
[0035] 錨桿和錨索尾端均采用樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨桿錨固長度為1米，錨索錨 固長度為2米。
[0036] 第二步、回采工作面留巷側(cè)端頭超前支護。
[0037] 與普通回采時超前支護方法一樣，對超前段支護采用一字梁和單體液壓支柱，不 同之處有：一是留巷時超前支護長度比規(guī)程要求的長度長5米，即正常開采時為25米，留巷 開采時為30米；二是一字梁由原來的縱向改為橫向，即由原來的沿巷道方向改為沿工作面 的方向布置，見C-C斷面。
[0038] 第三步、回采工作面1#_3#架頂部上雙網(wǎng)支護。
[0039] 留巷開采時隨工作面的推進，需對留巷側(cè)端頭1#_3#液壓支架頂部鋪設(shè)雙層菱形 網(wǎng)支護，回采時端頭增此工序，掛網(wǎng)時1#架臨巷側(cè)菱形網(wǎng)網(wǎng)邊必須與巷道頂部鋼筋網(wǎng)網(wǎng)邊 以雙股鐵絲相連，使之牢牢連為一體，見D-D斷面。
[0040] 第四步、保留巷道支護。
[0041] 在工作面留巷側(cè)端頭后方，當推采移架后，架后距離大于1米時，即在補強后的巷 道中復(fù)11 #工字鋼棚支護，棚腿扎角1Γ，棚距為1米，工作面每推進1米復(fù)一架棚，棚與頂 幫之間用枇子、小料腰幫接頂，用木楔緊牢，并用撐桿緊固；復(fù)棚時注意：若發(fā)現(xiàn)采空區(qū)側(cè) 上部菱形網(wǎng)下墜嚴重無法扶棚腿時，可用單體頂以適當?shù)慕嵌认蛲鈸尉W(wǎng)，外撐時需用木柱 冒護網(wǎng)，禁止單體直接接觸網(wǎng)，防止將網(wǎng)頂破，其中： (1 )、動壓區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0042] 本段長度> 80米，在此巷段所復(fù)棚的梁下，巷中至采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩棵單體支柱， 其中一棵單體支設(shè)在距棚梁接口 0. 3米處，另一棵支設(shè)在巷中線位置，均穿鐵鞋，見E-E斷 面。
[0043] ( 2 )、動壓減弱區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0044] 隨留巷長度的延伸，在動壓減弱區(qū)即在> 80米和< 120米的留巷復(fù)棚段，可將棚 梁下支設(shè)在巷中線位置的單體拆除，只保留靠采空區(qū)側(cè)一棵單體，見F-F斷面。
[0045] (3)、在動壓消失區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求。
[0046] 在動壓消失區(qū)即留巷長度> 120米以里的穩(wěn)定巷段，可將棚梁下的單體支柱全部 撤除；見G-G斷面，此為沿空巷開采最終斷面。
[0047] 第五步、留巷采空區(qū)側(cè)自然假幫形成。
[0048] 隨工作面不斷向前推進，采空區(qū)直接頂跨落，冒落的矸石自然滾落于端頭1#_3 #架 后方的菱形網(wǎng)上，網(wǎng)在覆巖石的自重作用下自然下墜，隨著工作面的推進，網(wǎng)上部冒落矸石 在頂板緩慢下沉和采動應(yīng)力再次分配作用下，逐漸被壓實，在留巷側(cè)沿棚腿方向自然形成 一假幫，而對采空區(qū)進行有效封閉。
[〇〇49] 本發(fā)明公開了一種更具先進性和可行性的采煤沿空留巷開采支護工藝方法。一 是開采前先對留巷頂板進行補強支護或在掘巷時就采用此支護方式；二是回采時改變超前 段一字梁布置方向；三是工作面推進時對留巷端頭1#_3#液壓支架頂部鋪設(shè)菱形網(wǎng)；四是 在工作面后方所保留巷道中復(fù)工字鋼棚加單體；五是利用采空區(qū)頂板跨落的矸石，在端頭 的菱形網(wǎng)上沿棚腿方向自然形成一假幫。本發(fā)明徹底顛覆了傳統(tǒng)的留巷開采工藝，解決了 以往留巷過程中存在的施工環(huán)境不安全、工序復(fù)雜、影響產(chǎn)量、成本高、用人多、效率低等問 題，破解了以前留巷開采工藝遇到的技術(shù)難題，為以后留巷開采指明了方向。另外，該工藝 還具有工藝簡單、效率高、效果顯著、資源回收率高、萬噸掘進率低、能很好緩解采掘接續(xù)等 特點。
【權(quán)利要求】
1. 一種沿空留巷開采支護工藝方法，其特征是，包括如下操作步驟： 第一步、開采留巷補強或掘巷留巷加強一次支護； (1) 、已施工完畢、準備留巷的巷道； 在工作面開采前先只對預(yù)留巷道頂板進行補強支護；補強采用錨索梁支護，一梁三錨， 梁距和錨索間距均為1米，錨索長度以采高的3-4倍加錨入穩(wěn)固基巖中不少于2米而定，錨 梁長度比正常巷寬少〇. 8米，錨梁采用16#槽鋼加工制作； (2) 、尚未掘進、準備以后留巷的巷道； 掘巷時即按上述（1)步聚中的斷面施工，頂板采用一梁三錨錨網(wǎng)索支護，兩幫采用金屬 左旋螺紋鋼錨桿支護；頂板用鋼筋網(wǎng)，幫部用金屬菱形網(wǎng)；錨索梁和錨索間距均為1米，幫 部錨桿間排距分別為〇. 9米和1米，幫部最上部錨桿距頂板0. 3米； 錨桿和錨索尾端均采用樹脂錨固劑進行端頭錨固，錨桿錨固長度為1米，錨索錨固長 度為2米； 第二步、回采工作面留巷側(cè)端頭超前支護； 與普通回采時超前支護方法一樣，對超前段支護采用一字梁和單體液壓支柱，不同之 處有：一是留巷時超前支護長度比規(guī)程要求的長度長5米，即正常開采時為25米，留巷開采 時為30米；二是一字梁由原來的縱向改為橫向，即由原來的沿巷道方向改為沿工作面的方 向布置； 第三步、回采工作面1#_3#架頂部上雙網(wǎng)支護； 留巷開采時隨工作面的推進，需對留巷側(cè)端頭1#-3#液壓支架頂部鋪設(shè)雙層菱形網(wǎng)支 護，回采時端頭增此工序，掛網(wǎng)時1#架臨巷側(cè)菱形網(wǎng)網(wǎng)邊必須與巷道頂部鋼筋網(wǎng)網(wǎng)邊以雙 股鐵絲相連，使之牢牢連為一體； 第四步、保留巷道支護； 在工作面留巷側(cè)端頭后方，當推采移架后，架后距離大于1米時，即在補強后的巷道中 復(fù)11#工字鋼棚支護，棚腿扎角1Γ，棚距為1米，工作面每推進1米復(fù)一架棚，棚與頂幫之 間用枇子、小料腰幫接頂，用木楔緊牢，并用撐桿緊固；復(fù)棚時注意：若發(fā)現(xiàn)采空區(qū)側(cè)上部 菱形網(wǎng)下墜嚴重無法扶棚腿時，可用單體頂以適當?shù)慕嵌认蛲鈸尉W(wǎng)，外撐時需用木柱冒護 網(wǎng)，禁止單體直接接觸網(wǎng)，防止將網(wǎng)頂破； 其中， (1) 、動壓區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求； 本段長度>80米，在此巷段所復(fù)棚的梁下，巷中至采空區(qū)側(cè)支設(shè)兩棵單體支柱，其中 一棵單體支設(shè)在距棚梁接口 〇. 3米處，另一棵支設(shè)在巷中線位置，均穿鐵鞋； (2) 、動壓減弱區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求； 隨留巷長度的延伸，在動壓減弱區(qū)即在> 80米和< 120米的留巷復(fù)棚段，可將棚梁下 支設(shè)在巷中線位置的單體拆除，只保留靠采空區(qū)側(cè)一棵單體； (3) 、在動壓消失區(qū)保留巷道復(fù)棚支護工藝方法要求； 在動壓消失區(qū)即留巷長度> 120米以里的穩(wěn)定巷段，可將棚梁下的單體支柱全部撤 除，此為沿空巷開采最終斷面； 第五步、留巷采空區(qū)側(cè)自然假幫形成； 隨工作面不斷向前推進，采空區(qū)直接頂跨落，冒落的矸石自然滾落于端頭1#-3#架后方 的菱形網(wǎng)上，網(wǎng)在上覆巖石的自重作用下自然下墜，隨著工作面的推進，網(wǎng)上部冒落矸石在 頂板緩慢下沉和采動應(yīng)力再次分配作用下，逐漸被壓實，在留巷側(cè)沿棚腿方向自然形成一 假幫，而對采空區(qū)進行有效封閉。
【文檔編號】E21D20/00GK104061001SQ201410287118
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】于華兵, 馬士亮, 李建軍, 郭士啟, 齊博, 王思棟 申請人:棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司濱湖煤礦