[发明专利]综采面过空巷泵送支柱支护参数优化及顺槽煤柱回收方法

说明书

本发明提供了一种综采面过空巷泵送支柱支护参数优化及顺槽煤柱回收方法，涉及矿井支护和回采技术领域，其步骤包括：A.确定空巷支护范围内最不利情况下支柱需承担的载荷P；B.计算单个泵送支柱的工作支撑力P_b，按最不利情况设计泵送支柱施工参数；C.在先回采的空巷内设置测点观测顶底板收缩量，并观测泵送支柱压力；D.根据步骤C中监测的矿压规律和泵送支柱支撑压力变化规律，根据锚索支护能力，重新计算泵送支柱施工参数；E.在后回采的空巷内按步骤D中的设计布置泵送支柱。本发明解决了综采面过空巷开采的技术问题，优化了泵送支柱的参数，节省了辅助支护成本。

技术领域

本发明涉及矿井支护和回采技术领域，尤其是一种综采面过空巷过程中泵送支柱参数优化的方法，以及利用该泵送支柱参数优化回收顺槽煤柱的方法。

背景技术

综采面过空巷或联络巷是煤炭开采过程中经常遇到的问题，工作面过空巷治理通常采用密集木垛、工作面调斜、锚杆锚索加强支护等手段或者多种措施相结合的方法，以及近几年兴起的无机材料充填技术等。空巷充填开采，虽然取得了较好的效果，但对于空巷群，大量无机材料充填存在运输量巨大且影响煤质的问题。另外木垛支护阻力小，增阻慢，易压缩，在工作面峰值压力作用下，空巷顶板易下沉冒落，且工作面推进此空巷位置时，需停机，人工拆移木垛，停机期间，工作面来压范围与来压强度均增大。空巷支护强度与支护设备的回收是影响综采工作面安全过空巷最大的问题。

在有的矿区浅埋薄基岩大采高工作面矿压显现强烈，尤其是工作面过空巷期间，顶板下沉量大。采用锚杆索加强支护，对于大断面空巷，尤其是空巷交叉点，仍然存在很大的安全隐患，而且空巷顶板岩性、裂隙发育程度、工人操作水平及孔径匹配问题等，都会影响空巷区锚杆索安装质量，进而影响其支护强度。

为解决工作面过空巷，以及顺槽煤柱回收泵送支柱参数优化过程中的技术问题，需要结合开采过程中矿山压力变化规律和实际监测情况，对支护进行有效的优化，并实现综采面的高效回采，本发明对综采面过空巷回收顺槽煤柱及支柱支护参数的优化做了进一步的改进。

发明内容

为了解决综采面过空巷开采的技术问题，并且优化泵送支柱的施工参数，根据工作面过空巷期间的矿压规律处理顶板、规避风险、节省成本，本发明提供了一种综采面过空巷泵送支柱支护参数优化及顺槽煤柱回收方法，具体技术方案如下。

一种综采面过空巷的泵送支柱支护参数优化方法，步骤包括：

步骤A.确定工作面回采范围内的空巷长度及巷道尺寸，空巷支护范围内最不利情况下泵送支柱需承担的载荷P；

步骤B.设计泵送支柱尺寸和支柱的单轴抗压强度，计算单个泵送支柱的工作支撑力P_b，按最不利情况在先回采的空巷内设置泵送支柱施工参数；

确定空巷内泵送支柱的数量并根据空巷位置、断面、上下煤层开采后遗留煤柱的位置信息，确定泵送支柱的具体施工布置位置；

步骤C.在先回采的空巷内设置测点观测顶底板的收缩量，并观测泵送支柱压力；

步骤D.根据步骤C中监测的矿压规律和泵送支柱支撑压力变化规律，计算锚索补强支护能力，重新计算泵送支柱施工参数；

步骤E.在后回采的空巷内按步骤D中的计算结果布置泵送支柱。

优选的是，步骤A中空巷支护范围内最不利情况具体是，空巷支护范围内顶板岩层全部离层；所述载荷P的计算公式为p＝γ×h×s×f，其中γ为覆岩容重，h为顶板岩层离层厚度，S为支柱支护区面积，f为安全系数取1～2。

优选的是，单个泵送支柱的工作支撑力P_b为其中r为泵送支柱半径；σ为支柱材料实验室强度；f_s为支柱结构性强度古氏系数，取0.9～1；w为泵送支柱直径；h为泵送支柱高度。