[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

本發明涉及一種煤礦井下采空區頂板支護方法，屬于采礦技術與環境保護技術領域，該方法包括：獲得煤礦井下工作面直接頂的初次垮落步距、老頂的初次斷裂步距，以及直接頂、老頂的巖性、厚度；根據直接頂的初次垮落步距，對采空區形成的過程中采用錨桿、托梁和錨索對采空區直接頂板同步進行支護；確定構成支護結構的托梁、錨索和錨桿的型號、長度，以及托梁、錨索和錨桿之間的間排距；在采空區空頂距小于老頂的初次斷裂步距范圍內，采用錨索組通過采空區直接頂板對老頂進行支護；確定錨索組的型號、長度及間排距；直到工作面的推進工作完成。本方法具有方法簡單、易操作、控制頂板不垮落的特點。

技術領域

本發明涉及一種煤礦井下采空區頂板的支護方法，屬于采礦技術與環境保護技術領域。

背景技術

目前煤礦采空區防止頂板(包括直接頂、老頂)垮落的采煤方法一般根據頂板性質和厚度等條件基本有充填法、煤柱支撐法兩種采煤方法。

充填法主要包括：隨工作面的推進一定距離后，采空區巖層由開切眼開始懸露時，把充填材料送到采空區，對采空區域進行填充，以支撐頂板，使直接頂、老頂不完全跨落；現行充填法在一定程度上解決了減少采空區頂板的變形與破壞，但采空區充填存在的問題是充填同時可能發生頂板跨落，充填體與頂板接觸密實度控制困難，控制不當頂板還是會破壞與垮落，同時采煤與充填同時進行，兩種工藝相互干擾，影響正常生產。

煤柱支撐法主要包括，隨工作面的推進一定距離后，采空區巖層由開切眼開始懸露，在采空區留下煤柱支撐頂板，使直接頂、老頂不跨落。但這種方法損失煤炭資源，減少了開采量，造成資源浪費。同時影響正常生產。

中國現行大多煤礦，為了降低成本，采用垮落法采煤方法，即煤礦開采后對形成的采空區不作任何處理，使采空區的直接頂板、老頂板自然垮落，形成頂板垮落帶、導水裂縫帶和彎曲帶(或整體移動帶)，地表移動和變形。如果采用垮落法采煤方法開采地面建筑物下煤炭資源，其后果導致礦井上的地面下沉，地面建筑物破壞。為了不破壞地面建筑物，煤礦為建筑物留煤柱，不開采，但形成壓煤。目前建筑物、水體、鐵路下(簡稱“三下”)壓煤量大面廣，已成為嚴重制約礦井生產的技術難題。因此即要解決采空區頂板不垮落，地面不下沉，又能釋放“三下”大量的煤炭資源已成為煤炭行業一項十分緊迫的戰略任務。

國內煤炭礦壓理論主要研究采用垮落法采煤方法時頂板下沉、初次垮落、周期垮落活動和礦山壓力顯現規律，以解決采煤工作面頂板支護方法，對煤礦開采后對形成的采空區不作支護處理，采空區自然垮落。采用研究垮落法采煤方法時頂板活動和礦山壓力顯現規律的礦壓理論，對采空區進行支護處理，支撐頂板，使直接頂、老頂不跨落，維護完整的煤礦采煤后的采空區，既可克服充填法、煤柱支撐法兩種采煤方法的缺點，又可采出煤炭資源，地面不變形破壞。

發明內容

本發明的目的是提出一種煤礦井下采空區頂板的支護方法，以克服已有技術中采用垮落法采煤方法采空區頂板不支護的不足之處，利用礦壓理論，對采空區頂板進行支護。

本發明提出的煤礦井下采空區頂板支護方法，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的初次垮落步距L_直：

其中，h_直為直接頂巖石厚度，R_t為直接頂巖石抗拉強度，q_直為直接頂載荷，q_直＝r_直h_直，r_直為直接頂巖石體積力，R_t和r_直分別根據直接頂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：