[發明專利]一種煤礦井下采空區頂板的支護方法

有效

• 申請號: 201810991902.4
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108979686B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 李明武;冷鋒
• 申請（專利權）人: 北京圓之翰工程技術有限公司
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D11/00
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 羅文群

1.一種煤礦井下采空區頂板支護方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)利用礦壓理論計算煤礦井下采煤工作面直接頂( 6) 的初次垮落步距L_直：

其中，h_直為直接頂( 6) 巖石厚度，R_t為直接頂( 6) 巖石抗拉強度，q_直為直接頂( 6) 載荷，q_直＝r_直h_直，r_直為直接頂( 6) 巖石體積力，R_t和r_直分別根據直接頂( 6) 巖石種類從相關手冊獲取；

利用礦壓理論計算煤礦井下采煤工作面老頂( 7) 的初次斷裂步距L_老1：

其中，h_老1為老頂( 7) 的第一層巖石厚度，R_t1為老頂( 7) 巖石抗拉強度，根據老頂(7) 第一層巖石種類從相關手冊獲取，q_老1為老頂( 7) 荷載；

q_老1＝q_直+(q_n)₁，

其中，(qn)₁為老頂( 7) 自身和上覆n層巖層載荷：

上式中，E_n為老頂( 7) 第n層巖石的彈性模量，根據老頂( 7) 第n層巖石種類從相關手冊獲取，h_n為第n層的巖層厚度，r_n為n層巖石體積力，根據巖石種類從相關手冊獲取；

對上述(qn)₁老頂( 7) 自身和上覆n層巖層載荷由下往上判斷，當(qn+1)₁＜(qn) ₁，且L_老1＜L_老+1，即老頂上n+1層所受載荷小于n層所受載荷、老頂第一層的初次斷裂步距小于老頂n+1層的初次斷裂步距時，進行以下步驟的頂板支護；

(2)采用錨桿、托梁對采空區直接頂板( 6) 同步進行支護，托梁選擇直徑6mm，寬×長＝100mm×2600mm的鋼筋，錨桿長L_錨桿＝L₁+L₂，其中L₁為錨桿外露長度，取L₁＝0.15m，L₂為錨桿有效長度；

當直接頂( 6) 需要懸吊的范圍小或存在松動破碎帶時，L₂應大于或等于直接頂( 6)的厚度，直接頂( 6) 存在冒落時，L₂應大于或等于冒落區底到頂的高度；

錨桿直徑D為：

其中，Q_錨桿為錨桿錨固力，根據選用的錨桿種類，從相關手冊查找，σ_t為錨桿材料的抗拉強度；

錨桿之間的間距Sj和排距相等Sp：

其中，k為錨桿安全系數，K＝1.5～2，r為直接頂巖石體積力，根據直接頂巖石種類從相關手冊獲取；

(3)隨著采煤工作面的繼續推進，在采空區空頂距小于或等于直接頂( 6) 的初次跨落步距L_直-5m處采用錨索( 3) 對采空區直接頂( 6) 同步進行支護：

錨索長H_錨索＝H₁+H₂

其中，H₁為錨索外露長度，取H₁＝0.15m，H₂為錨索有效長度，H₂應大于直接頂的厚度，錨入老頂中；

錨索直徑D為：

其中，Q_錨索為錨索錨固力，根據錨索選用材料從相關手冊獲取，σ_t為錨索材料的抗拉強度；

錨索之間的間距Sj和排距Sp相等，即：

其中，k為錨索安全系數，K＝1.5～2；

(4)隨著采煤工作面的繼續推進，在采空區空頂距小于或等于老頂( 7) 的初次斷裂步距L_老1-5m處，采用錨索組( 4) 通過采空區直接頂( 6) 對老頂( 7) 同步進行支護，錨索組( 4) 中的每個錨索直徑D、錨索長度L、錨索間距和排距以及錨固力的選擇和計算與上述步驟(3)相同；

(5)重復上述步驟(2)-(4)，直到完成工作面的推進。