[发明专利]深部回采巷道锚注切顶主控留巷方法

摘要

本发明提出一种深部回采巷道锚注切顶主控留巷方法，包括以下步骤：步骤一、测定深部回采巷道实现切顶留巷所需技术参数；步骤二、深部回采巷道掘进期间注浆锚索支护施工；步骤三、工作面回采期间巷旁超前切顶钻孔施工；步骤四、工作面回采期间注浆锚索支护施工；步骤五、工作面回采期间巷旁单体支柱支护施工；步骤六、辅助支护施工。本发明的有益效果：在深部矿井采用无煤柱开采施工时可以满足深部沿空巷道的支护要求。

主权项

1.一种深部回采巷道锚注切顶主控留巷方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、测定深部回采巷道实现切顶留巷所需技术参数技术参数包括：采高h，单位为m；基本顶断裂线距煤壁距离L0，单位为m；基本顶岩梁长度L1，单位为m；直接顶悬顶长度LS，单位为m；巷道宽度LR，单位为m；上覆岩层容重γS，单位为kN/m3；上覆岩层厚度mS，单位为m；基本顶岩层容重γE，单位为kN/m3；基本顶岩层厚度mE，单位为m；直接顶岩层容重γZ，单位为kN/m3；直接顶岩层厚度mZ，单位为m；步骤二、深部回采巷道掘进期间注浆锚索支护施工步骤2.1、确定注浆锚索长度LL＝La+Lb+Lc+Ld，式中：L为注浆锚索总长度，单位为m；La为注浆锚索深入到较稳定岩层的锚固长度，单位为m；Lb为有效长度，单位为m；Lc为上托盘及锚具的厚度，单位为m；Ld为需要外露的张拉长度，单位为m；其中，注浆锚索深入到较稳定岩层的锚固长度La由下式确定：式中：d1为注浆锚索钢绞线直径，单位为mm；fa为钢绞线抗拉强度，单位为MPa；fc为注浆锚索与锚固剂的粘合强度，单位为MPa；K为安全系数；步骤2.2、确定注浆锚索直径d注浆锚索索体的破断力应不小于其锚固力，则注浆锚索直径应满足的条件为：式中：FM为注浆锚索锚固力，由拉拔试验可得，单位为kN；σt为注浆锚索的设计抗拉强度，单位为MPa；步骤2.3、确定注浆锚索间排距a注浆锚索间排距a应满足下列公式：式中：f为煤层坚固性系数；γ为被悬吊岩层的重力密度，单位为kN/m3；步骤2.4、按照注浆锚索长度L、直径d和间排距a，对回采巷道围岩进行支护，滞后进行注浆，有利于应力释放、浆液扩散和围岩加强支护；步骤三、工作面回采期间巷旁超前切顶钻孔施工步骤3.1、确定巷旁切顶高度mc确定侧向基本顶的允许回转角[θ]：式中：Δh为满足运输、通风等功能要求时沿空巷道顶板最大下沉量，单位为m；根据几何关系，巷旁切顶高度mc应满足下列关系：mc·KA+L1sin[θ]‑(mc‑mZ)＝mZ+h，式中：KA为顶板岩层压实后的碎胀系数，与垮落矸石性质有关，一般取1.15～1.35，由此，可确定切顶高度mc：步骤3.2、在工作面超前支承压力影响范围外进行巷旁切顶钻孔施工，钻孔垂直于巷道轴向并向正开采工作面倾斜一定角度，倾角α一般取75至85°，切顶钻孔长度为mc/sinα，使工作面切顶线附近顶板产生初始裂隙；步骤四、工作面回采期间注浆锚索支护施工步骤4.1、根据步骤二中掘进期间注浆锚索长度L，再根据回采期间注浆锚索长度LM应大于切顶高度以保证回采期间注浆锚索锚固在稳定的岩层中，综合确定回采期间注浆锚索长度LM：LM＝max{L,mc/sinα+1.0～2.0m}；步骤4.2、在工作面超前支承压力影响范围内，按照注浆锚索长度LM、直径d，沿切顶线内侧补打一排注浆锚索进行锁边支护，注浆锚索倾角应大于超前钻孔倾角α，滞后一段时间再进行注浆；步骤五、工作面回采期间巷旁单体支柱支护施工步骤5.1、确定巷旁单体支柱切顶力Pc为能够在巷道沿空侧有效切顶，切顶力Pc必须满足如下力学条件：Pc＝max{P1,P2}式中：P1为直接顶与基本顶处于连续接触，但基本顶对直接顶作用力为0的情形下，仅由直接顶悬顶所产生的单位宽度上的作用力，P1＝mzγzLS；P2为上覆岩层垮落时单体支柱所提供的支护反力，单位为kN；由于顶板的抗拉强度最低，所谓的切顶就是在支护反力和顶板荷载的共同作用下，让切顶线处顶板达到其极限抗拉强度值，顶板的极限抗拉强度为：式中：q′为实现顶板拉破坏时的等效顶板载荷集度；[σt]′z为受工作面顶板运动等影响后，沿空巷道内顶板实际抗拉强度，单位为MPa，m′z为受采动及顶板运动等影响后，沿空巷道内顶板有效抗弯厚度，单位为m，qE为基本顶作用于直接顶上的荷载值，单位为kN，仅考虑直接顶与基本顶能够连续接触，但不承受其作用力的极限状态时，qE可视为0，但达到直接顶垮落情况下，qE一般不为0，由此可得：步骤5.2、确定巷旁单体支柱排距b式中：R为巷旁单体支柱额定工作阻力，单位为kN/m2，在工作面超前支承压力影响范围内，沿切顶线内侧补打一排注浆锚索进行锁边支护的同时，按照巷旁单体支柱排距b沿切顶线内侧布置一排单体支柱；步骤六、辅助支护施工随着工作面的推进，紧跟端头单体支柱利用金属网进行挡矸支护，待采空区顶板垮落稳定后，逐步回撤沿空巷道内的单体支柱，进行重复使用，待单体支柱回撤完成后对巷道沿空侧进行喷砼。