大采高巷式充填条带开采的支护方法技术

本发明专利技术公开了一种大采高巷式充填条带开采的支护方法，包括以下步骤：(A)将要开采的煤层区域划分为条带形状，开采条带与保留条带顺序依次排列；(B)搭建工钢棚；(C)条带掘进支护，在掘进行道内设置锚网支护；锚网支护是由两组沿掘进方向呈相间布置的第一支护圈层和第二支护圈层构成；(D)锚网支护到位后，进行落底，两帮出现片帮时，补打等强锚杆，并铺设经纬网。本发明专利技术的大采高巷式充填条带开采的支护方法工艺简单，易实施，尤其是在大采高巷式充填条带开采工作面作业中及时有效的控制了巷道顶板及上覆岩层的下沉，安全可靠，保证了煤炭的正常开采和地表建(构)筑物的安全使用，有良好的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涉及煤矿开采和支护
，具体地说涉及一种大采高巷式充填条 带开采的支护方法。
技术介绍
建筑物下、铁路下、水体下、承压水上开采，简称"三下一上"开采。据目前统计，我 国煤矿的"三下"压煤约为140亿吨，其中建筑物下压煤占整个"三下"压煤量的60%以上。 因此，以经济效益为第一要素采用一些特殊的开采方法，在不影响地表建（构）筑物的前提 下逐步开采"三下"压煤量，是目前煤炭企业已经面临且必须解决的重要问题。 煤矿充填开采是解放"三下"压煤的有效的方法之一，是绿色开采技术的重要组成 部分，能够有效回采煤炭资源，实现煤炭可持续发展的重要保障。其中，巷式充填在我国煤 矿得到了越来越多的应用和发展，其主要工艺流程为：在规划区域以条带开采的形式（条 带开采，即部分开采法，它是将要开采的煤层区域划分为比较正规的条带形状，采一条、留 一条，使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动或变形），在 将要开采的条带内用掘进机掘进出煤，随掘随支护，条带内的煤采完后用充填材料对开采 空间进行充填，最终以多轮循环的方式实现将规划区域内的煤炭全部开采出来。这样就大 大降低了地表下沉和移动变形，在保障地表建（构）筑物的前提下开采出了煤炭资源，取 得了良好的经济效益。但是，在应用充填开采技术时，仍然会对地表产生影响。在实际生产 中，除了不可控制的充填率、充填材料的压缩等因素外，还有一个重要的因素就是在掘进巷 道后的支护过程中，尤其是在大采高的工作面作业中（大采高指工作面开采高度大于3. 5m 的开采作业），不能及时有效的控制巷道顶板及上覆岩层的下沉，这就加剧了地表的变形破 坏，威胁到地表建（构）筑物的安全使用。 这里，所述大采高巷式充填条带开采是指将所要开采高度大于3. 5m的厚煤层区 域，划分成若干个窄条带状的块段，并且在这些窄条带块段内的煤炭采完后及时用充填材 料进行充填，因这些窄条带块段好像煤矿井下的巷道，所以称这种开采充填方式为大采高 巷式充填条带开采。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种大采高巷式充填条带开采的支护方 法，可有效提高大采高充填巷道的支护质量、及时控制巷道顶板及上覆岩层的下沉和变形， 减少了地表下沉和移动变形。 为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是： -种，包括以下步骤： (A)将要开采的煤层区域划分为条带形状，确定若干条开采条带和若干条保留条 带，开采条带与保留条带顺序依次排列； (B)在开采条带开口前，将开采条带与巷道交汇处的前后区域搭建工钢棚，所述工 钢棚采取打杈子棚的方法进行搭建； B1、搭设工钢棚，工钢棚包括沿巷道纵向相间设置的两工钢柱和水平装在工钢柱 上的工钢顶梁，工钢顶梁下方设有呈八字形设置的梁爪，工钢柱呈倾斜状顶在梁爪外侧的 工钢顶梁下方，起支撑作用； B2、在紧贴工钢顶梁梁爪以里位置架设一棚钢梁支架，然后把同侧的工钢柱取下， 再在梁爪以外分别架设一棚钢梁支架，最后在两梁爪之间架设一棚钢梁支架； 所述钢梁支架包括液压支柱和水平装在液压支柱上的π形钢梁，液压支柱通过 形钢梁托住上部的工钢顶梁；形钢梁与工钢顶梁呈相互垂直布置，每根形钢梁由液 压支柱支撑； (C)条带掘进支护，按设定距离掘进，掘进预先设定距离的煤层后，在掘进行道内 设置锚网支护；所述锚网支护是由两组沿掘进方向呈相间布置的第一支护圈层和设置在两 第一支护圈层之间的两组呈相间设置的第二支护圈层构成； 所述第一支护圈层包括顶板上的锚索锚杆联合支护和两帮的等强锚杆支护，所述 锚索锚杆联合支护包括均布打设在巷道同一断面顶板上的高强预应力锚索和打设在每两 根高强预应力锚索之间的高强锚杆，所述等强锚杆支护包括均布打设在巷道同一断面两帮 上的等强锚杆； 所述第二支护圈层包括顶板上的高强锚杆支护和两帮的等强锚杆支护，高强锚杆 支护包括均布打设在巷道同一断面顶板上的高强锚杆，所述等强锚杆支护包括均布打设在 巷道同一断面两帮上的等强锚杆； 第一支护圈层、第二支护圈层打设完成后，在顶板上铺设经炜网；铺设完成后，安 装锚索梁；与锚索锚杆联合支护的锚索梁采用W型钢带，W型钢带上设置有与高强预应力 锚索和与高强锚杆相对应连接的固定孔；高强锚杆支护和等强锚杆支护的锚索梁采用钢筋 梯；钢筋梯设置有与高强锚杆连接或与等强锚杆连接的锚杆固定孔； (D)锚网支护到位后，进行落底，巷道每落底lm，若两帮出现片帮，两帮补打等强 锚杆，并铺设经炜网。 作为对上述技术方案的改进，所述锚索锚杆联合支护包括均匀设置的3根高强预 应力锚索和2根高强锚杆，中间的一根高强预应力锚索垂直设置，两侧的高强预应力锚索 向外倾斜，与垂直方向夹角为30度，2根高强锚杆分别垂直设置在中间高强预应力锚索与 两侧高强预应力锚索的中间。 作为对上述技术方案的改进，所述高强锚杆支护包括均匀设置的5根高强锚杆， 两侧的2根高强锚杆向外倾斜，与垂直方向夹角为30度，中间的3根高强锚杆垂直设置。 作为对上述技术方案的改进，所述等强锚杆支护包括分别设置在同一断面两帮的 且均匀分布的3根等强锚杆，最上方的一根等强锚杆水平设置，距顶板250mm，最下方的一 根等强锚杆向下倾斜设置，插入点距底板250mm，并与水平面呈-30°夹角，中间的一根等 强锚杆水平设置在上述两等强锚杆中间。 作为对上述技术方案的改进，用于支撑每一根π形钢梁的液压支柱的数量为5 个，在形钢梁两端梁头处各设置两根液压支柱，在靠近刮板输送机右侧设置一根液压支 柱，5个液压支柱设置在一条直线上。 作为对上述技术方案的改进，高强预应力锚索、高强锚杆和等强锚杆的锚固方式 均采用端头锚固方式。 作为对上述技术方案的改进，所述经炜网的网孔为100X 100mm，搭接长度为 100mm，网与网之间每隔200mm用铁丝双股绑扎，连接点呈均匀布置。 作为对上述技术方案的改进，所述钢筋梯包括顶部钢筋梯和帮部钢筋梯；高强锚 杆支护的钢筋梯为顶部钢筋梯，顶部钢筋梯上设置有与高强锚杆相对应连接的高强锚杆固 定孔；等强锚杆支护的钢筋梯为帮部钢筋梯，帮部钢筋梯上设置有与等强锚杆相对应连接 的等强锚杆固定孔。 作为对上述技术方案的改进，所述高强预应力锚索为钢绞线直径多15. 24mm的矿 用锚索。 作为对上述技术方案的改进，所述的高强锚杆为杆体破断载荷200 < Pb< 300kN 的锚杆。 作为对上述技术方案的改进，所述等强锚杆为杆体全长在力学力等强，不存在力 学弱面，充分利用杆体的力学性能，发挥整体支护作用的锚杆。 与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果是： 1、在大采高的工作面作业中，有效的控制了巷道顶板及上覆岩层的下沉，安全可 靠，保证了煤炭的正常开采和地表建（构）筑物的安全使用。 2、全程采用充填膏体自流充填方式，降低了充填工艺对回采的影响； 3.该巷式充填条带开采方法充填率较高，充填体基本上能够填满整个条带开采空 间。当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大采高巷式充填条带开采的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)将要开采的煤层区域划分为条带形状，确定若干条开采条带和若干条保留条带，开采条带与保留条带顺序依次排列；(B)在开采条带开口前，将开采条带与巷道交汇处的前后区域搭建工钢棚，所述工钢棚采取打杈子棚的方法进行搭建；B1、搭设工钢棚，工钢棚包括沿巷道纵向相间设置的两工钢柱和水平装在工钢柱上的工钢顶梁，工钢顶梁下方设有呈八字形设置的梁爪，工钢柱呈倾斜状顶在梁爪外侧的工钢顶梁下方，起支撑作用；B2、在紧贴工钢顶梁梁爪以里位置架设一棚钢梁支架，然后把同侧的工钢柱取下，再在梁爪以外分别架设一棚钢梁支架，最后在两梁爪之间架设一棚钢梁支架；所述钢梁支架包括液压支柱和水平装在液压支柱上的π形钢梁，液压支柱通过π形钢梁托住上部的工钢顶梁；π形钢梁与工钢顶梁呈相互垂直布置，每根π形钢梁由液压支柱支撑；(C)条带掘进支护，按设定距离掘进，掘进预先设定距离的煤层后，在掘进行道内设置锚网支护；所述锚网支护是由两组沿掘进方向呈相间布置的第一支护圈层和设置在两第一支护圈层之间的两组呈相间设置的第二支护圈层构成；所述第一支护圈层包括顶板上的锚索锚杆联合支护和两帮的等强锚杆支护，所述锚索锚杆联合支护包括均布打设在巷道同一断面顶板上的高强预应力锚索和打设在每两根高强预应力锚索之间的高强锚杆，所述等强锚杆支护包括均布打设在巷道同一断面两帮上的等强锚杆；所述第二支护圈层包括顶板上的高强锚杆支护和两帮的等强锚杆支护，高强锚杆支护包括均布打设在巷道同一断面顶板上的高强锚杆，所述等强锚杆支护包括均布打设在巷道同一断面两帮上的等强锚杆；第一支护圈层、第二支护圈层打设完成后，在顶板上铺设经纬网；铺设完成后，安装锚索梁；与锚索锚杆联合支护的锚索梁采用W型钢带，W型钢带上设置有与高强预应力锚索和与高强锚杆相对应连接的固定孔；高强锚杆支护和等强锚杆支护的锚索梁采用钢筋梯；钢筋梯设置有与高强锚杆连接或与等强锚杆连接的锚杆固定孔；(D)锚网支护到位后，进行落底，巷道每落底1m，若两帮出现片帮，两帮补打等强锚杆，并铺设经纬网。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦宾，侯得峰，许国胜，靳中正，余华中，许胜军，李德海，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41