[实用新型]沿空留巷围岩永久补强支护设施

说明书

本实用新型公开沿空留巷围岩永久补强支护设施，在巷道下帮的上、下夹角处均设置有1‑2排锚杆。在巷道顶板设置一排锚杆及两排锚索，在巷道上帮与巷道顶板夹角处设置一排锚杆，巷道上帮的下部设置一排锚杆，在巷道上帮设置一排单体支柱。在采煤工作面下端头顶部留置一层煤层，煤层内设置三排锚杆穿过煤层伸入顶板。在采煤工作面下端头还设置有单体支柱，在单体支柱与采煤工作面之间，设置有支架。在巷道下帮、巷道顶板、巷道上帮、煤层的底面均覆盖有钢筋网。在采煤工作面下端头的底板与煤层之间纵向设置钢筋网。本实用新型使用在大倾角急倾斜中厚煤层的巷道中，能有效减少采煤过程中对巷道的影响，使巷道更完整地保留，对后期完成沿空留巷起到很好的作用。

技术领域

本实用新型涉及一种采煤矿井设施，具体为采煤巷道沿空留巷的围岩补强支护。

背景技术

沿空留巷可以实现无煤柱开采，提高资源回采率，改善矿井安全条件。沿空留巷技术在大倾角及急倾斜中厚煤层开采中存在诸如以下问题：(1)倾斜煤层煤炭开采伴随着较低的资源回收率、较高的巷道掘进率；(2)煤层开采后，相对复杂的矿压规律影响瓦斯、水害等灾害的治理等；(3)工作面内设备下滑和倾倒、冒顶片帮等问题。

对于沿空留巷来说，针对于大倾角煤层存在少量关于适用部分矿井的留巷技术的报导，成功应用的并不多见，究其原因主要有：(1)大倾角煤层工作面矿压显现规律呈现出不规则，工作面中、上部区域的矿压显现要明显大于下部区域，使沿空留巷较为困难；(2)大倾角工作面巷道围岩变形规律呈现出下帮煤壁出塑性区域大，顶板岩层分层断裂，使得沿空留巷巷道支护较为困难；(3)倾角过大，采空区垮落矸石无法原位堆积，垮落矸石滚落至下帮处，对沿空留巷巷旁支护体产生较大的冲击力，造成支护体失稳，使沿空留巷较为困难。

世界上一些主要产煤国家都对沿空留巷进行了大量研究，主要研究成果体现在近水平及缓斜煤层，而对于大倾角及急倾斜煤层沿空留巷，鲜有报导。

大倾角煤层留巷中，巷道围岩必须在适应老顶的运动方式的基础上进行加强支护，老顶大结构的运动方式最终决定着巷道的变形，留巷的成功与否与巷道上方老顶运动方式密切相关，同时采空区上覆岩层范围的最终形态也与水平煤层开采也有较大的区别，这也是原有沿空留巷方式无法达到大倾角煤层留巷需求的重要原因。

在工作面推进过程中，顶板在工作面线的中部或中上部首先出现裂缝(该裂缝既有沿工作面倾斜方向的，也有沿工作面推进方向的)，与此同时，在工作面回风巷附近也出现沿工作面走向的裂缝(大量的裂缝出现在回风巷下部的采空区层内)，随着工作面的推进，出现在工作面中部的裂缝向工作面上下延伸，工作面回风巷附近的裂缝向工作面前后延伸，当工作面推进长度或顶板沿工作面倾斜方向的悬伸长度超过顶板岩层极限跨距时，顶板出现断裂，继而出现垮落。由于裂缝的发展随工作面的推进有一个时间过程，故顶板的裂断和垮落在工作面走向方向上的“时序”不同。工作面中部首先开始裂断和垮落，接着是工作面的倾斜上部，然后是工作面倾斜下部。

统计数据表明，当沿空留巷巷内支架使用的是梯形支架和拱型支架时，支架严重变形率较为相近，分别为4.1％和4.9％，这也从侧面说明巷旁支护是人工支护的主体。与第一次回采期间围岩活动强度相比，第二次回采期间围岩活动范围小，强度弱。第二次回采期间巷道煤壁一侧移近速度较大，这说明煤壁已经进人塑性流变阶段，煤体边缘存在的塑性区在增大。巷内支架仅能支撑部分直接顶的重量，其作用主要是维护巷道断面形状。满足回采作业的需要。巷旁支护与煤壁是支护系统的主体，对控制顶板向采空区倾斜有明显效果，凡是巷旁支护质量好，接顶高度大的地段，巷道支架完整，巷道变形也较小。这说明限制围岩的早期活动，可以充分发挥围岩的自承能力。从支护与围岩关系方面看：要使沿空留巷取得好的围岩控制效果，应该充分提高巷旁支护前期的支护能力，提高接顶高度，维护顶板完整，以充分发挥围岩破坏前的自承能力。随着顶板活动的发展，应力峰值向煤壁内转移。当围岩变形加剧，支架、巷旁支护达到极限支撑能力后，还应具备一定的压缩让压能力，保证支护本身不被破坏，起到保护巷道的目的。