[发明专利]一种三软煤层巷道围岩结构及其掘进的方法

说明书

本发明公开了一种三软煤层巷道围岩结构及其掘进的方法，该方法包括：在巷道的工作面的至少一侧预掘钻场；在钻场中朝煤层对应的顶板向待掘进的巷道的顶板钻孔，形成第一钻孔，通过第一钻孔对顶板进行注浆；在巷道的工作面对待掘进的煤层进行掘进，以形成新的巷道。本发明提供的三软煤层巷道围岩结构及其掘进的方法，通过在钻场中朝煤层对应的顶板向待掘进的巷道的顶板钻孔，并在形成的第一钻孔内对顶板进行注浆，将掘进方向顶板的物理力学性质进行改善，一定程度上提高了三软煤层的强度。

技术领域

本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别是涉及一种三软煤层巷道围岩结构及其掘进的方法。

背景技术

随着采煤工作面机械设备的能力不断提升，回采速度越来越快，绝大数煤矿都存在着采掘衔接紧张的问题，同时，随着矿井的延伸、扩展，煤层地质条件越来越差、应力环境也越来越复杂，造成巷道掘进的速度和质量不断下降，尤其是三软煤层的巷道掘进，严重制约着煤矿的安全、高效发展。

三软煤层指煤矿开采中遇到的软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层。三软煤层巷道掘进过程中，由于煤体本身强度较低，结构松散，再加上煤层顶板和底板也较软，无法采用效率较高的机掘、炮掘方式，只能人工刨掘。即使采用人工掘进方式，巷道围岩也极易产生垮塌、冒落、片帮，造成巷道成型较差，高冒区瓦斯积聚。同时，初期锚网主动支护没有时间、锚固力不足，施加较高初始预紧力时锚杆索托板后方松散煤体流失，造成托板后空不贴岩面，支护失效，这将进一步造成后期围岩的扩容、离层、形成“坠包”，导致巷道的大变形。如图1所示，图1为三软煤层巷道掘进截面示意图。工作面回采期间，由于巷道成型不好，初始支护效果差，甚至是被动支护，在回采及超前支撑的压力作用下，巷道将出现更加严重的变形，极大的影响回采的效率。

为避免这一问题，需要在掘进迎头进行煤层及顶板的主动支护，但现有的主动支护过程中易和掘进施工互相干扰，影响掘进施工的效率和时间。

发明内容

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本发明实施例提供一种三软煤层巷道围岩结构及其掘进的方法，解决现有三软煤层巷道掘进施工和主动支护施工间的干扰，同时提高掘进速度和支护质量。

为解决上述问题，本发明提供一种三软煤层巷道掘进的方法，包括：

在巷道的工作面的至少一侧预掘钻场；

在钻场中朝煤层对应的顶板向待掘进的巷道的顶板钻孔，形成第一钻孔，通过第一钻孔对顶板进行注浆；

在巷道的工作面对待掘进的煤层进行掘进，以形成新的巷道。

进一步地，所述在钻场中朝煤层对应的顶板向待掘进的巷道的顶板钻孔，形成第一钻孔，通过第一钻孔对顶板进行注浆的步骤还包括：

在钻场中对煤层进行钻孔，形成第二钻孔，通过第二钻孔对煤层进行注浆。

进一步地，所述在钻场中对煤层进行钻孔，形成第二钻孔，通过第二钻孔对煤层进行注浆的步骤具体包括：

在钻场内对煤层进行钻孔，形成第二钻孔；在第二钻孔中接注浆花管，通过注浆花管在第二钻孔中进行注浆改性工艺，以在第二钻孔中形成第二注浆改性机构；第二注浆改性机构仅穿插在煤层中；第二注浆改性机构包括：注浆花管、线型凝固单元和若干树形凝固单元；线型凝固单元填充在注浆花管内，注浆花管沿管路的延伸方向设有若干出浆孔，各树形凝固单元通过对应的出浆孔与线型凝固单元连接。

进一步地，所述在钻场内对煤层进行钻孔，形成第二钻孔；在第二钻孔中接注浆花管，通过注浆花管在第二钻孔中进行注浆改性工艺，以在第二钻孔中形成第二注浆改性机构的步骤具体包括：

在第二钻孔中接注浆花管，根据第二钻孔的深度选择对应的注浆改性工艺；

若第二钻孔的深度小于预设值，则利用注浆花管在第二钻孔中进行全长一次注浆改性工艺；