用于煤矿井下沿空掘巷的巷道支护方法

摘要

本发明涉及一种用于煤矿沿空掘巷的支护方法，即留设窄煤柱护巷、预留变形量掘进并及时对顶板和侧帮实施组合锚杆支护；在围岩局部不稳定时，可先开掘附加材料道而避开不稳定区域；对顶板和侧帮分别采用金属锚杆和木锚杆并均配以钢带和托板等附件按一定排列方式固定支护。用该方法进行沿空掘巷，巷道有效空间大，有利于通风、运输；钢材消耗少，支护成本低；材料运量少，工效高，支护效果好，维护方便，具有良好的推广价值。

说明书

本发明涉及一种适用于煤矿井下Ⅳ类以上围岩条件下沿空掘巷的巷道支护方法。

长期以来在煤矿开采中，沿采空区掘进的巷道支护，均使用U型可缩性金属支架或工字钢架棚支护的方法。这是由于巷道在整个服务期间围岩变形量较大，围岩移动不易控制，为了避免顶板事故的发生，则要消耗大量钢材进行支护，这样不仅支护成本高，掘进速度慢、效率低，而且施工过程中工人的劳动强度大。虽然自五十年代中期起，煤矿井下已广泛采用锚杆支护方式，但大都用于岩石巷道，而在长壁式采煤法的两道，尤其是进行沿空掘巷的工作面材料道，因其特殊的围岩状况，未能实施锚杆支护。

本发明的目的在于提供一种使用锚杆支护这种沿空掘巷巷道的方法。

本发明的技术内容如下：

一种用于煤矿井下沿空掘巷的巷道支护方法，

a、沿采空区边缘3～30m开设巷道;

b、按巷道的最终断面于纵向加高1～1.5m，横向增宽1～1.2m的预留变形量进行掘进，并临时支护顶板;

c、及时对巷道的顶板及两帮自上至下实施组合锚杆支护。

当围岩稳定时，最好沿采空区边缘3～7m直接开设沿空巷道。当围岩不稳定时，应先开掘距采空区边缘25～30m的附加材料道，待围岩稳定后再开掘沿空巷道。当围岩局部不稳定时，所开设巷道具有绕过不稳定区域的折曲段。

上述方法中所说的围岩稳定概念，是指上回采工作面采空区岩层移动和上覆岩层压力的稳定。据矿压观测资料，上工作面回采后，对下面巷道的滞后影响距离为120～180m左右，影响时间约为5～6个月。由于沿空掘巷开掘时间不同，上工作面回采压力对沿空巷道的影响也不同，为了不造成综采工作面接续紧张，而又避开上回采工作面的采动影响范围，则需设计开掘一条距采空区30m左右的附加材料道;当附加材料道掘至围岩压力稳定区时，可拐线直接掘进以3～7m窄煤柱隔离采空区的沿空巷道。外部沿空材料道部分在综采工作面生产过程中，边回采边掘进，以缩短沿空材料道的暴露时间，减少巷道变形。也就是说，当上工作面回采时间超过5个月时，即可认为围岩压力趋于稳定，此时直接留窄煤柱开设沿空巷道;若遇有围岩局部不稳定区域时，应拐线开设附加材料道。

使用组合锚杆支护所开设的上述巷道，其顶板应配以钢带或钢板梁固定。即在Ⅰ、Ⅱ类围岩中采用钢带的梁状布置方式，Ⅲ、Ⅳ类围岩中采用钢带的网状布置或以钢板梁代替钢带，将金属托板压住钢带并紧贴顶板，用螺母、卷式锚固剂使金属锚杆固定支护。锚杆长度为1.6～2.0m;直径16～20mm，锚杆的间排距0.6～0.9m。两帮煤体采用木锚杆配以水泥托板、钢带和金属网固定支护。木锚杆1.6～1.8m，直径36～38mm;锚杆的间排距为0.7～0.9m。上述的钢带是由两根相互平行的主钢筋按照锚杆间距焊接若干小横筋而成，以两个紧邻的小横筋为一锚固点;钢板梁为厚4.5～5.5mm、宽100mm的钢板，其上依照锚杆间距钻有若干锚杆孔。

本发明的优点是：

由于本方法采用适当留设窄煤柱沿空掘巷配以组合锚杆支护，所设窄煤柱不仅对稳定支撑顶板起到了一定作用，同时作为与采空区的隔离体，有效地阻止了采空区自然发火及有害气体的扩散，对井下安全生产提供了良好条件。

由于沿空掘巷采用锚杆支护，与金属架棚支护施工相比，工艺简单，有利于实现支护工作机械化，且掘进中材料运输量的减少，不仅使工人的劳动强度减轻，还提高了掘进速度和支护效率，作业人员也可相对减少。

实现锚杆支护沿空掘巷，其掘进断面的有效空间利用率提高了，对井下的通风、运输和行人的安全，以及对采掘作业都创造了良好的条件。同时巷道的支护成本低，可节省大量的材料费用，节约了钢材消耗。

总之，通过适时利用锚杆、金属网和钢带的组合作用，使将要滑动的岩层重新得到稳定，保持并增强了围岩强度，从而提高了围岩的自承载能力，有效地控制了顶板的冒落，确保了安全生产。该方法可为煤矿生产提供优质、高效、安全的作业环境，为企业创造良好的经济和社会效益。

图1为本发明巷道支护的示意图。

下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步描述，将使本发明的目的及效果变得更清晰明显。

我矿用本方法进行的沿空掘巷，顶板条件为Ⅱ-Ⅳ类，与采空区留设3～5m窄煤柱。巷道净宽3.0～3.5m，高度不小于2.6m。参见图1，顶板支护采用金属锚杆1，配以金属托板3和快硬水泥卷式锚固剂，利用螺母固定于顶板。为防止锚杆附近的岩层冒落，用略小于巷道宽度的钢带4，将一排锚杆连成一体，锚杆的间排距为800mm，其规格为：直径16mm，长度1.6～1.8m，两帮采用直径36～38mm，长度为1.6m的木锚杆，配以钢带、金属网5和水泥托板6进行支护。锚杆的安装方法与普通巷道锚杆支护时机械打眼、楔入等等程序一样，属于成熟工艺不再赘述。

我矿先后使用本方法进行沿空掘巷八处，总进尺6400m，其效果为：

在沿空掘巷整个服务年限内，顶底板相对变形量1009mm，两帮相对变形量1091mm，顶板下沉量199mm。巷道支护系统可靠，安全出口高度满足《煤矿安全规程》规定。

与同断面架棚巷道相比，锚杆支护沿空掘巷掘进速度提高20%，巷道断面利用率提高15%，通风阻力降低10%。

与同断面工字钢棚巷道相比，节约了大量钢材，巷道成本低，其支护巷道的材料费每米可节省240元以上。按矿用工字钢复用二次，复用率50%计算仅此一项，一个工作面就可省下数十万支护费用。

由此可看出采用本方法支护沿空掘巷道，确保了通风，运输和行人安全，为采掘作业创造了良好条件，是一种经济、简单、易行且具有推广价值的沿空掘巷支护方法。