[发明专利]一种极窄煤柱沿空掘巷的支护结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于煤矿井下留设1～2m煤柱时沿空掘巷巷道支护结构及其施工方法。

背景技术

煤矿井下沿空掘巷是指在本阶段煤体边缘与上阶段采空区交界处掘进巷道，留设合理煤柱，使巷道位于采空区边缘的应力降低区内，以减轻巷道所受压力，达到容易维护之目的的一种巷道支护方式。沿空掘巷时一般均留设煤柱，一是为了隔离采空区，二是为了支撑巷道顶板。留设护巷煤柱的基本原则是尽可能让巷道处于支承压力较低的区域内，二是尽可能缩小煤柱宽度以增大资源回收率。目前留设煤柱的宽度主要有为三类：第一类煤柱宽度不大于3m，此种宽度的煤柱只能起到隔离采空区的作用，而由于其基本破坏，丧失承载能力；第二类煤柱宽度3～8m，此类煤柱除隔离采空区外，虽然遭到较严重的破坏和发生较大的变形，尚具有一定的承载能力；第三类煤柱宽度不小于8m，此类煤柱一般不会全部受到破坏，具有较高的承载能力。

从提高资源回收率和易于巷道维护方面考虑，煤矿井下第三类煤柱即煤柱宽度为3～8m的使用最为常见，但对于部分资源匮乏、进入报废期的矿井，为了提高资源回收率，希望尽可能降低煤柱留设宽度，然而在煤柱宽度降至3m以下时，采空区侧煤帮在上覆岩层压力作用下被压酥，失去承载能力的同时常规的锚梁网支护失去可靠的着力点，巷道空间无法维护，此时又衍生出漏风问题。迄今为止，对于留设1～3m极窄煤柱条件下的沿空巷道支护结构及其施工方法没有公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种煤柱宽度在1～3m的极窄煤柱沿空掘巷的支护结构及其施工方法，以期既能提升资源回收率，又能有效维护巷道空间，利于通风和行人。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

本发明极窄煤柱沿空掘巷的支护结构，所述极窄煤柱沿空掘巷是指在巷道掘进时，沿相邻区段采空区边缘留设1～3m煤柱沿空掘巷；所述极窄煤柱沿空掘巷的支护结构的特点在于：

本发明在巷道顶板采用锚梁网支护的结构形式，所述锚梁网支护中的顶板锚索采用组合锚索，所述组合锚索是指将锚索与纵向顶棚槽钢梁配合支护，所述纵向顶棚槽钢梁是指沿巷道掘进方向支撑在巷道顶板上的槽钢梁；

对于巷道实体煤帮利用煤帮锚杆进行支护；

在巷道采空区侧采用钢棚腿配合锚杆进行支护，所述钢棚腿是由上段拱形段和下段直腿段利用卡缆卡固连接；所述直腿段位于煤柱侧帮，所述拱形段的顶端沿伸至巷道顶板；与所述钢棚腿配合的锚杆包括：位于拱形段的顶端、呈竖直锚固在巷道顶板中的第一固棚锚杆，位于拱形段的中部沿着拱形面法线方向锚固在煤柱和巷道顶板中的第二固棚锚杆，以及位于直腿段的中部并倾斜下向锚固在煤柱及巷道底板中的第三固棚锚杆。

本发明极窄煤柱沿空掘巷的支护结构的特点也在于：所述第一固棚锚杆、第二固棚锚杆以及第三固棚锚杆的长度均不小于1500mm。

本发明极窄煤柱沿空掘巷的支护结构的特点也在于：第三固棚锚杆是以30°的俯角锚固在煤柱和巷道底板中。

本发明极窄煤柱沿空掘巷的支护结构的施工方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、利用掘进机每次进尺2m在巷道中进行掘进；

步骤2、在完成每次掘后在巷道顶板上实施顶板支护，所述顶板支护采用锚梁网支护，将锚梁网支护中的锚索与纵向顶棚槽钢梁进行配合实施加强支护，所述锚索的长度不小于7.5m；

步骤3、对于巷道实体煤帮利用煤帮锚杆支护；

步骤4、实施煤柱侧支护，是采用10#金属网背护煤柱侧帮，在煤柱的顶部肩角处用钢筋笆片护帮，并用蛇皮袋装煤将肩角处填实使其呈拱形，将第一固棚锚杆穿过钢棚腿中拱形段的顶端预留腰形孔呈竖直锚固在巷道顶板中，将第二固棚锚杆穿过钢棚腿中拱形段的中部预留腰形孔、并沿拱形面法线方向锚固在煤柱和巷道顶板中，将第三固棚锚杆以30°的俯角锚固在煤柱和巷道底板中。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明中钢棚腿由上段拱形段和下段直腿段利用卡缆卡固连接形成半个倒“U”型支撑，有效解决了宽度为1～3m的极窄煤柱的巷道支护问题，通过将巷道布置在支承压力较低的位置，有利于巷道安全稳定；

2、本发明中呈倒“U”型支撑的钢棚腿具有可缩让压性能，能自动适应顶板下沉，与全断面锚梁网支护相比，巷道断面收敛率降低30％以上，巷道维护量极小，甚至不维修，显著降低了巷修成本。

3、本发明留设1～3m的煤柱，使煤柱回收率提高了60～80％；

附图说明

图1为本发明结构示意图；