本發(fā)明屬于煤礦施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種區(qū)段小煤柱留設(shè)施工方法。

背景技術(shù)：

煤柱尺寸對(duì)于礦井的安全生產(chǎn)具有非常重要的影響，在傳統(tǒng)的放頂煤開(kāi)采技術(shù)中，需要在兩個(gè)區(qū)段工作面之間留設(shè)一定寬度的煤柱，煤柱寬度為30m左右，加上端頭未放出的煤頂，導(dǎo)致工作面的煤炭損失率較高。

另外，在傳統(tǒng)的放頂煤開(kāi)采技術(shù)中，圍巖變形破壞較為嚴(yán)重，且主要表現(xiàn)為兩幫移近量大，煤幫會(huì)破碎成連片的網(wǎng)兜狀，底鼓嚴(yán)重，導(dǎo)致人工底板破裂頂起，且呈現(xiàn)豎立狀，致使巷道返修工作量大。

再有，在采動(dòng)影響下，圍巖的破壞將進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致超前支護(hù)施工更加困難，并且對(duì)圍巖的控制效果也較差，從而增大了施工安全壓力。

因此，開(kāi)發(fā)一種全新的煤礦開(kāi)采施工技術(shù)將十分必要，其應(yīng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：①、能夠降低煤炭損失率，提高煤炭采出率；②、能夠提高圍巖控制效果，進(jìn)一步提高礦井壽命；③、能夠進(jìn)一步提高煤礦施工安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種區(qū)段小煤柱留設(shè)施工方法，能夠降低煤炭損失率，提高煤炭采出率；能夠提高圍巖控制效果，進(jìn)一步提高礦井壽命；能夠進(jìn)一步提高煤礦施工安全性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種區(qū)段小煤柱留設(shè)施工方法，包括如下步驟：

步驟一：通過(guò)掘進(jìn)機(jī)截割巷道，以圍巖整體性不被破壞為前提，提高掘進(jìn)機(jī)截割頭轉(zhuǎn)速，降低掘進(jìn)機(jī)截割頭移動(dòng)速度，并以截割齒齒痕清晰連續(xù)為標(biāo)準(zhǔn)；

步驟二：先在巷道頂板和巷道兩幫安裝錨桿或錨索，再在巷道頂板鋪設(shè)金屬網(wǎng)；

步驟三：在巷道頂板裸露24h以?xún)?nèi)，對(duì)巷道頂板和巷道兩幫進(jìn)行噴漿封閉，并構(gòu)成鋼筋混凝土封固層；

步驟四：先在巷道底板安裝錨桿，再鋪設(shè)金屬網(wǎng)，最后在金屬網(wǎng)上澆注混凝土，并構(gòu)成鋼筋混凝土底板；

步驟五：對(duì)煤柱進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)加固；

步驟六：對(duì)巷道進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，并隨著工作面的推進(jìn)沿煤柱邊緣打設(shè)切頂鉆孔；

步驟七：在工作面回采過(guò)程中，對(duì)煤柱進(jìn)行打孔注漿加固，提高煤柱承載能力。

步驟二中，采用全粘結(jié)式錨桿或錨索；錨桿或錨索的間距為0.9m～1.1m，錨桿或錨索的排距為0.7m～0.9m；當(dāng)采用全粘結(jié)式錨桿時(shí)，錨桿的長(zhǎng)度為2.3m～2.5m；當(dāng)采用全粘結(jié)式錨索時(shí)，位于巷道頂板的錨索長(zhǎng)度為4.2m～4.4m，位于巷道兩幫的錨索長(zhǎng)度為6.2m～6.4m。

步驟三中，在對(duì)巷道頂板和巷道兩幫進(jìn)行噴漿封閉前，并當(dāng)圍巖局部出現(xiàn)破壞或離層體時(shí)，需要注漿固化圍巖局部?jī)?nèi)生裂隙或剝落離層體后，再進(jìn)行噴漿封閉作業(yè)。

步驟四中，在巷道底板安裝錨桿前，需要先清理巷道底板，清除底板圍巖裂隙和離層體；錨桿采用全粘結(jié)式錨桿，錨桿垂直于巷道底板進(jìn)行打設(shè)，錨桿的間距和排距均為0.9m～1.1m，錨桿的長(zhǎng)度為1.4m～1.6m。

步驟五中，對(duì)煤柱進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)加固的具體方案為：第一，在留巷側(cè)的煤柱幫面上打設(shè)一排錨索和兩排錨桿，中間排為錨索，錨索與巷道軸線(xiàn)相垂直，且相對(duì)于煤層面上仰4°～6°，上排和下排為錨桿，錨桿與巷道軸線(xiàn)相垂直，且與煤層面相平行；第二，在采空區(qū)側(cè)的煤柱幫面上打設(shè)一排錨索和兩排錨桿，上排為錨索，錨索與巷道軸線(xiàn)相垂直，相對(duì)于煤層面上仰4°～6°，中間排和下排為錨桿，錨桿與巷道軸線(xiàn)相垂直，且與煤層面相平行。

步驟六中，對(duì)巷道進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)的具體方案為：在巷道內(nèi)架設(shè)一梁三柱式支架，支架的間距為0.9m～1.1m，且一梁三柱式支架內(nèi)的三個(gè)支柱均采用單體液壓支柱，用于保證支架架設(shè)初期的工作阻力。

步驟六中，切頂鉆孔的深度為14m～20m，切頂鉆孔的間距為0.4m～0.6m。

步驟七中，打孔注漿加固區(qū)域選擇在工作面前方20m～40m的區(qū)域。

步驟七中，對(duì)煤柱進(jìn)行打孔注漿加固的具體方案為：在煤柱幫面上布置兩排注漿孔，上排注漿孔與下排注漿孔交錯(cuò)分布，上排注漿孔與巷道底板的距離為2.1m～2.3m，下排注漿孔與巷道底板的距離為1.1m～1.3m；上排注漿孔和下排注漿孔的間距均為5.9m～6.1m；上排注漿孔和下排注漿孔的鉆孔深度均為4.4m～4.6m；上排注漿孔的水平角為0°，上排注漿孔具有仰角，且仰角為29°～31°；下排注漿孔的水平角為19°～21°，且水平角迎向切眼偏轉(zhuǎn)，且下排注漿孔的仰角為0°。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠降低煤炭損失率，提高煤炭采出率；能夠提高圍巖控制效果，進(jìn)一步提高礦井壽命；能夠進(jìn)一步提高煤礦施工安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為采煤工作面示意圖；

圖2為巷道頂板、兩幫及底板錨固支護(hù)示意圖；

圖3為煤柱聯(lián)合支護(hù)加固示意圖；

圖4為煤柱幫面注漿孔布置示意圖；

圖5為圖4中a-a剖視圖；

圖6為圖4中b-b剖視圖；

圖中，1—圍巖，2—沿空留巷，3—煤柱，4—采空區(qū)，5—煤層，6—巷道頂板，7—巷道兩幫，8—巷道底板，9—鋼筋混凝土封固層，10—鋼筋混凝土底板，11—巷道頂板及兩幫錨固用錨桿或錨索，12—巷道底板錨固用錨桿，13—采空區(qū)側(cè)巷道，14—留巷側(cè)煤柱幫面錨索，15—留巷側(cè)煤柱幫面錨桿，16—采空區(qū)側(cè)煤柱幫面錨索，17—采空區(qū)側(cè)煤柱幫面，18—錨桿，19—煤柱幫面上排注漿孔，20—煤柱幫面下排注漿孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

一種區(qū)段小煤柱留設(shè)施工方法，包括如下步驟：

步驟一：如圖1所示，通過(guò)掘進(jìn)機(jī)截割巷道，以圍巖整體性不被破壞為前提，提高掘進(jìn)機(jī)截割頭轉(zhuǎn)速，降低掘進(jìn)機(jī)截割頭移動(dòng)速度，并以截割齒齒痕清晰連續(xù)為標(biāo)準(zhǔn)；只有圍巖和煤柱的完整性得到保證，后續(xù)的錨桿、錨索及支架等支護(hù)效果才能得到充分發(fā)揮；

步驟二：如圖2所示，先在巷道頂板和巷道兩幫安裝錨桿或錨索，再在巷道頂板鋪設(shè)金屬網(wǎng)；采用全粘結(jié)式錨桿或錨索；錨桿或錨索的間距為1.0m，錨桿或錨索的排距為0.8m；當(dāng)采用全粘結(jié)式錨桿時(shí)，錨桿的長(zhǎng)度為2.2m；當(dāng)采用全粘結(jié)式錨索時(shí)，位于巷道頂板的錨索長(zhǎng)度為4.3m，位于巷道兩幫的錨索長(zhǎng)度為6.3m；

步驟三：在巷道頂板裸露24h以?xún)?nèi)，對(duì)巷道頂板和巷道兩幫進(jìn)行噴漿封閉，并構(gòu)成鋼筋混凝土封固層，本實(shí)施例中，鋼筋混凝土封固層的厚度為50mm；其中，在對(duì)巷道頂板和巷道兩幫進(jìn)行噴漿封閉前，并當(dāng)圍巖局部出現(xiàn)破壞或離層體時(shí)，需要注漿固化圍巖局部?jī)?nèi)生裂隙或剝落離層體后，再進(jìn)行噴漿封閉作業(yè)；由于巷道頂板的裸露時(shí)間未超過(guò)24h，在圍巖為產(chǎn)生破壞前便進(jìn)行支護(hù)，縮短了巷道無(wú)支護(hù)的時(shí)間，進(jìn)而抑制了圍巖從變形向結(jié)構(gòu)破壞的轉(zhuǎn)化，同時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行及時(shí)的整體封閉，還可以減少?lài)鷰r在井下風(fēng)流中的裸露時(shí)間，降低圍巖的風(fēng)化侵蝕程度，進(jìn)而阻止圍巖的風(fēng)化破壞過(guò)程；

步驟四：先在巷道底板安裝錨桿，再鋪設(shè)金屬網(wǎng)，最后在金屬網(wǎng)上澆注混凝土，并構(gòu)成鋼筋混凝土底板；其中，在巷道底板安裝錨桿前，需要先清理巷道底板，清除底板圍巖裂隙和離層體；錨桿采用全粘結(jié)式錨桿，錨桿垂直于巷道底板進(jìn)行打設(shè)，錨桿的間距和排距均為1.0m，錨桿的長(zhǎng)度為1.5m；

步驟五：如圖3所示，對(duì)煤柱進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)加固，其具體方案為：第一，在留巷側(cè)的煤柱幫面上打設(shè)一排錨索和兩排錨桿，中間排為錨索，錨索與巷道軸線(xiàn)相垂直，且相對(duì)于煤層面上仰5°，上排和下排為錨桿，錨桿與巷道軸線(xiàn)相垂直，且與煤層面相平行；第二，在采空區(qū)側(cè)的煤柱幫面上打設(shè)一排錨索和兩排錨桿，上排為錨索，錨索與巷道軸線(xiàn)相垂直，相對(duì)于煤層面上仰5°，中間排和下排為錨桿，錨桿與巷道軸線(xiàn)相垂直，且與煤層面相平行；

步驟六：對(duì)巷道進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，其具體方案為：在巷道內(nèi)架設(shè)一梁三柱式支架，支架的間距為1.0m，且一梁三柱式支架內(nèi)的三個(gè)支柱均采用單體液壓支柱，保證支架架設(shè)初期的工作阻力；另外，隨著工作面的推進(jìn)沿煤柱邊緣打設(shè)切頂鉆孔，切頂鉆孔的深度為15m，切頂鉆孔的間距為0.5m；

步驟七：如圖4～6所示，在工作面回采過(guò)程中，對(duì)煤柱進(jìn)行打孔注漿加固，提高煤柱承載能力；打孔注漿加固區(qū)域選擇在工作面前方20m～40m的區(qū)域；對(duì)煤柱進(jìn)行打孔注漿加固的具體方案為：在煤柱幫面上布置兩排注漿孔，本實(shí)施例中，采用直徑為42mm的鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工；上排注漿孔與下排注漿孔交錯(cuò)分布，上排注漿孔與巷道底板的距離為2.2m，下排注漿孔與巷道底板的距離為1.2m；上排注漿孔和下排注漿孔的間距均為6.0m；上排注漿孔和下排注漿孔的鉆孔深度均為4.5m；上排注漿孔的水平角為0°，上排注漿孔具有仰角，且仰角為30°；為了提高下排注漿孔在注漿過(guò)程中的承壓段長(zhǎng)度，下排注漿孔的水平角為20°，且水平角迎向切眼偏轉(zhuǎn)，且下排注漿孔的仰角為0°。

實(shí)施例中的方案并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均包含于本案的專(zhuān)利范圍中。