[發明專利]一種工作面煤柱留設方法

有效

• 申請號: 202110291643.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112983419B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 楊創前;汪騰蛟;李金剛;高鴻宇;陸浩;焦斌;李男男;李曉亮;閆志興
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 熊保

本申請公開了一種工作面煤柱留設方法，包括以下步驟：安裝錨桿加固煤柱煤幫表層，并在所述煤柱上安裝加固結構；在上工作面的運輸巷和下工作面的回風巷同時掘進時，向所述亞關鍵層間隔鉆取多個井下壓裂鉆孔并進行井下壓裂作業，向所述主關鍵層間隔鉆取多個地面壓裂鉆孔并進行地面壓裂作業。通過本發明能夠提高煤柱穩定性，保證作業人員安全。

技術領域

本申請涉及煤礦支護技術領域，尤其涉及一種工作面煤柱留設方法。

背景技術

目前，隨著采高的增大，生產、輔助運輸等設備趨于大型化、特大型化，回采巷道斷面隨之增大。為保持巷道穩定，工作面間隔離煤柱普遍留設寬度較大并采用錨桿進行支護，在靠近采空區的巷幫需補打錨索加強支護。但是，在煤柱壓酥后，煤柱的穩定性較差，錨索的錨固力大幅降低，加固效果差，巷道變形嚴重，因此會經常發生錨索脫鎖，危及礦工的人身安全。

因此，需發明一種能夠提高煤柱穩定性的淺埋煤層特大采高工作面煤柱留設方法。

發明內容

本申請的目的在于克服現有技術的不足，提供一種工作面煤柱留設方法，能夠提高煤柱穩定性，保證作業人員安全。

本申請的技術方案提供一種工作面煤柱留設方法，包括以下步驟：

安裝錨桿加固煤柱煤幫表層，并在所述煤柱上安裝加固結構；

在上工作面的運輸巷和下工作面的回風巷同時掘進時，向亞關鍵層間隔鉆取多個井下壓裂鉆孔并進行井下壓裂作業，向主關鍵層間隔鉆取多個地面壓裂鉆孔并進行地面壓裂作業。

優選地，自地面垂直向下打鉆孔至煤層，并對各巖層取芯并測試力學性能判斷所述亞關鍵層和所述主關鍵層的位置。

優選地，根據工作面采高，選取距煤層的距離與煤層厚度的比值在4～6范圍內的巖層作為亞關鍵層。

優選地，所述加固結構包括恒阻大變形對拉錨索和限位鋼帶，在所述煤柱上鉆取錨索鉆孔安裝所述恒阻大變形對拉錨索，所述限位鋼帶緊貼所述煤柱表面并被所述恒阻大變形對拉錨索壓緊。

優選地，所述恒阻大變形對拉錨索包括鋼絞線、第一鎖具、第一恒阻器、第一托板、第二托板、第二恒阻器和第二鎖具，所述鋼絞線依次貫穿所述第一鎖具、所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位鋼帶、所述煤柱、所述第二托板、所述第二恒阻器和所述第二鎖具，所述鋼絞線對所述第一鎖具和所述第二鎖具施加預緊力將所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位鋼帶、所述第二托板和所述第二恒阻器緊壓在所述煤柱上。

優選地，所述限位鋼帶包括第一W型鋼帶和第二W型鋼帶，所述第一W型鋼帶和所述第二W型鋼帶交錯布置，還包括加固網，所述加固網覆蓋在所述煤柱表面。

優選地，在假設所述煤柱變形前后橫截面積保持不變的條件下，每根所述鋼絞線需施加的預緊力f可由下式給出：

式中：f為每根鋼絞線施加的預緊力(N)；h為煤柱高度(m)；E為煤柱彈性模量(MPa)；F為壓裂后煤柱承受的載荷(N)；n為煤幫上每排鋼絞線的數量；l為煤柱寬度(m)；k為安全系數，取1.1～1.3。

優選地，所述井下壓裂鉆孔與水平方向之間的夾角為78°～82°。所述地面壓裂鉆孔與水平方向之間的夾角為82°～86°。

優選地，所述地面壓裂鉆孔和所述井下壓裂鉆孔設置在所述煤柱與待開采的煤層相鄰一側的上方；

開采所述煤層并形成采空區的同時，對所述地面壓裂鉆孔和所述井下壓裂鉆孔進行壓裂作業。

優選地，所述井下壓裂鉆孔與所述地面壓裂鉆孔交錯布置。