大采高巷式充填條帶開(kāi)采的支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涉及煤礦開(kāi)采和支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種大采高巷式充填條 帶開(kāi)采的支護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑物下、鐵路下、水體下、承壓水上開(kāi)采，簡(jiǎn)稱(chēng)"三下一上"開(kāi)采。據(jù)目前統(tǒng)計(jì)，我 國(guó)煤礦的"三下"壓煤約為140億噸，其中建筑物下壓煤占整個(gè)"三下"壓煤量的60%以上。 因此，以經(jīng)濟(jì)效益為第一要素采用一些特殊的開(kāi)采方法，在不影響地表建（構(gòu)）筑物的前提 下逐步開(kāi)采"三下"壓煤量，是目前煤炭企業(yè)已經(jīng)面臨且必須解決的重要問(wèn)題。
[0003] 煤礦充填開(kāi)采是解放"三下"壓煤的有效的方法之一，是綠色開(kāi)采技術(shù)的重要組成 部分，能夠有效回采煤炭資源，實(shí)現(xiàn)煤炭可持續(xù)發(fā)展的重要保障。其中，巷式充填在我國(guó)煤 礦得到了越來(lái)越多的應(yīng)用和發(fā)展，其主要工藝流程為：在規(guī)劃區(qū)域以條帶開(kāi)采的形式（條 帶開(kāi)采，即部分開(kāi)采法，它是將要開(kāi)采的煤層區(qū)域劃分為比較正規(guī)的條帶形狀，采一條、留 一條，使留下的條帶煤柱足以支撐上覆巖層的重量，而地表只產(chǎn)生較小的移動(dòng)或變形），在 將要開(kāi)采的條帶內(nèi)用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)出煤，隨掘隨支護(hù)，條帶內(nèi)的煤采完后用充填材料對(duì)開(kāi)采 空間進(jìn)行充填，最終以多輪循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)將規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的煤炭全部開(kāi)采出來(lái)。這樣就大 大降低了地表下沉和移動(dòng)變形，在保障地表建（構(gòu)）筑物的前提下開(kāi)采出了煤炭資源，取 得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，在應(yīng)用充填開(kāi)采技術(shù)時(shí)，仍然會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生影響。在實(shí)際生產(chǎn) 中，除了不可控制的充填率、充填材料的壓縮等因素外，還有一個(gè)重要的因素就是在掘進(jìn)巷 道后的支護(hù)過(guò)程中，尤其是在大采高的工作面作業(yè)中（大采高指工作面開(kāi)采高度大于3. 5m 的開(kāi)采作業(yè)），不能及時(shí)有效的控制巷道頂板及上覆巖層的下沉，這就加劇了地表的變形破 壞，威脅到地表建（構(gòu)）筑物的安全使用。
[0004] 這里，所述大采高巷式充填條帶開(kāi)采是指將所要開(kāi)采高度大于3. 5m的厚煤層區(qū) 域，劃分成若干個(gè)窄條帶狀的塊段，并且在這些窄條帶塊段內(nèi)的煤炭采完后及時(shí)用充填材 料進(jìn)行充填，因這些窄條帶塊段好像煤礦井下的巷道，所以稱(chēng)這種開(kāi)采充填方式為大采高 巷式充填條帶開(kāi)采。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種大采高巷式充填條帶開(kāi)采的支護(hù)方 法，可有效提高大采高充填巷道的支護(hù)質(zhì)量、及時(shí)控制巷道頂板及上覆巖層的下沉和變形， 減少了地表下沉和移動(dòng)變形。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種大采高巷式充填條帶開(kāi)采的支護(hù)方法，包括以下步驟：
[0008] (A)將要開(kāi)采的煤層區(qū)域劃分為條帶形狀，確定若干條開(kāi)采條帶和若干條保留條 帶，開(kāi)采條帶與保留條帶順序依次排列；
[0009] (B)在開(kāi)采條帶開(kāi)口前，將開(kāi)采條帶與巷道交匯處的前后區(qū)域搭建工鋼棚，所述工 鋼棚采取打杈子棚的方法進(jìn)行搭建；
[0010] B1、搭設(shè)工鋼棚，工鋼棚包括沿巷道縱向相間設(shè)置的兩工鋼柱和水平裝在工鋼柱 上的工鋼頂梁，工鋼頂梁下方設(shè)有呈八字形設(shè)置的梁爪，工鋼柱呈傾斜狀頂在梁爪外側(cè)的 工鋼頂梁下方，起支撐作用；
[0011] B2、在緊貼工鋼頂梁梁爪以里位置架設(shè)一棚鋼梁支架，然后把同側(cè)的工鋼柱取下， 再在梁爪以外分別架設(shè)一棚鋼梁支架，最后在兩梁爪之間架設(shè)一棚鋼梁支架；
[0012] 所述鋼梁支架包括液壓支柱和水平裝在液壓支柱上的π形鋼梁，液壓支柱通過(guò) 形鋼梁托住上部的工鋼頂梁；形鋼梁與工鋼頂梁呈相互垂直布置，每根形鋼梁由液 壓支柱支撐；
[0013] (C)條帶掘進(jìn)支護(hù)，按設(shè)定距離掘進(jìn)，掘進(jìn)預(yù)先設(shè)定距離的煤層后，在掘進(jìn)行道內(nèi) 設(shè)置錨網(wǎng)支護(hù)；所述錨網(wǎng)支護(hù)是由兩組沿掘進(jìn)方向呈相間布置的第一支護(hù)圈層和設(shè)置在兩 第一支護(hù)圈層之間的兩組呈相間設(shè)置的第二支護(hù)圈層構(gòu)成；
[0014] 所述第一支護(hù)圈層包括頂板上的錨索錨桿聯(lián)合支護(hù)和兩幫的等強(qiáng)錨桿支護(hù)，所述 錨索錨桿聯(lián)合支護(hù)包括均布打設(shè)在巷道同一斷面頂板上的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索和打設(shè)在每?jī)?根高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索之間的高強(qiáng)錨桿，所述等強(qiáng)錨桿支護(hù)包括均布打設(shè)在巷道同一斷面兩幫 上的等強(qiáng)錨桿；
[0015] 所述第二支護(hù)圈層包括頂板上的高強(qiáng)錨桿支護(hù)和兩幫的等強(qiáng)錨桿支護(hù)，高強(qiáng)錨桿 支護(hù)包括均布打設(shè)在巷道同一斷面頂板上的高強(qiáng)錨桿，所述等強(qiáng)錨桿支護(hù)包括均布打設(shè)在 巷道同一斷面兩幫上的等強(qiáng)錨桿；
[0016] 第一支護(hù)圈層、第二支護(hù)圈層打設(shè)完成后，在頂板上鋪設(shè)經(jīng)煒網(wǎng)；鋪設(shè)完成后，安 裝錨索梁；與錨索錨桿聯(lián)合支護(hù)的錨索梁采用W型鋼帶，W型鋼帶上設(shè)置有與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力 錨索和與高強(qiáng)錨桿相對(duì)應(yīng)連接的固定孔；高強(qiáng)錨桿支護(hù)和等強(qiáng)錨桿支護(hù)的錨索梁采用鋼筋 梯；鋼筋梯設(shè)置有與高強(qiáng)錨桿連接或與等強(qiáng)錨桿連接的錨桿固定孔；
[0017] (D)錨網(wǎng)支護(hù)到位后，進(jìn)行落底，巷道每落底lm，若兩幫出現(xiàn)片幫，兩幫補(bǔ)打等強(qiáng) 錨桿，并鋪設(shè)經(jīng)煒網(wǎng)。
[0018] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述錨索錨桿聯(lián)合支護(hù)包括均勻設(shè)置的3根高強(qiáng)預(yù) 應(yīng)力錨索和2根高強(qiáng)錨桿，中間的一根高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索垂直設(shè)置，兩側(cè)的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索 向外傾斜，與垂直方向夾角為30度，2根高強(qiáng)錨桿分別垂直設(shè)置在中間高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索與 兩側(cè)高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索的中間。
[0019] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述高強(qiáng)錨桿支護(hù)包括均勻設(shè)置的5根高強(qiáng)錨桿， 兩側(cè)的2根高強(qiáng)錨桿向外傾斜，與垂直方向夾角為30度，中間的3根高強(qiáng)錨桿垂直設(shè)置。
[0020] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述等強(qiáng)錨桿支護(hù)包括分別設(shè)置在同一斷面兩幫的 且均勻分布的3根等強(qiáng)錨桿，最上方的一根等強(qiáng)錨桿水平設(shè)置，距頂板250mm，最下方的一 根等強(qiáng)錨桿向下傾斜設(shè)置，插入點(diǎn)距底板250mm，并與水平面呈-30°夾角，中間的一根等 強(qiáng)錨桿水平設(shè)置在上述兩等強(qiáng)錨桿中間。
[0021] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，用于支撐每一根π形鋼梁的液壓支柱的數(shù)量為5 個(gè)，在形鋼梁兩端梁頭處各設(shè)置兩根液壓支柱，在靠近刮板輸送機(jī)右側(cè)設(shè)置一根液壓支 柱，5個(gè)液壓支柱設(shè)置在一條直線(xiàn)上。
[0022] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索、高強(qiáng)錨桿和等強(qiáng)錨桿的錨固方式 均采用端頭錨固方式。
[0023] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述經(jīng)煒網(wǎng)的網(wǎng)孔為100X 100mm，搭接長(zhǎng)度為 100mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間每隔200mm用鐵絲雙股綁扎，連接點(diǎn)呈均勻布置。
[0024] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述鋼筋梯包括頂部鋼筋梯和幫部鋼筋梯；高強(qiáng)錨 桿支護(hù)的鋼筋梯為頂部鋼筋梯，頂部鋼筋梯上設(shè)置有與高強(qiáng)錨桿相對(duì)應(yīng)連接的高強(qiáng)錨桿固 定孔；等強(qiáng)錨桿支護(hù)的鋼筋梯為幫部鋼筋梯，幫部鋼筋梯上設(shè)置有與等強(qiáng)錨桿相對(duì)應(yīng)連接 的等強(qiáng)錨桿固定孔。
[0025] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨索為鋼絞線(xiàn)直徑多15. 24mm的礦 用錨索。
[0026] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述的高強(qiáng)錨桿為桿體破斷載荷200 < Pb< 300kN 的錨桿。
[0027] 作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述等強(qiáng)錨桿為桿體全長(zhǎng)在力學(xué)力等強(qiáng)，不存在力 學(xué)弱面，充分利用桿體的力學(xué)性能，發(fā)揮整體支護(hù)作用的錨桿。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果是：
[0029] 1、在大采高的工作面作業(yè)中，有效的控制了巷道頂板及上覆巖層的下沉，安全可 靠，保證了煤炭的正常開(kāi)采和地表建（構(gòu)）筑物的安全使用。
[0030] 2、全程采用充填膏體自流充填方式，降低了充填工藝對(duì)回采的影響；
[0031] 3.該巷式充填條帶開(kāi)采方法充填率較高，充填體基本上能夠填滿(mǎn)整個(gè)條帶開(kāi)采空 間。