[發(fā)明專利]一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)與建造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111329231.3
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN114704321B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍景奎;鮮揚;乞朝欣;曹佐勇;陶笑;徐文發(fā);許俊峰;田唯標(biāo);張由飛;杜恒;安禹波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21F15/02
• 分類號: E21F15/02;E21F15/04;E21D21/00
• 代理公司: 北京天達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所有限公司 11386
• 代理人: 叢洪杰

本發(fā)明涉及一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)與建造方法，屬于沿空留巷無煤柱開采技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有的大傾角煤層巷旁支護不足，影響巷道的正常使用的問題。本發(fā)明的大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)，包括剛性擋矸結(jié)構(gòu)和柔性擋矸結(jié)構(gòu)，剛性擋矸結(jié)構(gòu)包括擋矸梁、工型托盤和錨桿，柔性擋矸結(jié)構(gòu)包括擋矸鋼絲繩，擋矸梁和工型托盤通過鎖梁鋼絲繩和擋矸鋼絲繩進行鎖定，以實現(xiàn)擋矸梁和錨桿、擋矸鋼絲繩的協(xié)同擋矸作用。本發(fā)明的擋矸支護結(jié)構(gòu)通過剛性擋矸結(jié)構(gòu)和柔性擋矸結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，能夠充分阻擋采空區(qū)矸石的竄入，有效地阻抗垮落矸體自然垮落成幫后的變形和傾倒，顯著提升大傾角煤層沿空留巷效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及沿空留巷無煤柱開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)與建造方法。

背景技術(shù)

我國多數(shù)礦井回采工作面采取留設(shè)煤柱的方式進行維護，因留煤柱導(dǎo)致全礦煤炭資源總量損失約40％。沿空留巷作為一種無煤柱護巷方式，是煤礦開采技術(shù)的一項重大技術(shù)變革，在合理開發(fā)煤炭資源、提高煤炭資源采出率、延長礦井服務(wù)年限、減少巷道掘進量、緩解采掘接替矛盾、取消孤島工作面等方面有著顯著的優(yōu)勢。沿空留巷技術(shù)取消了護巷煤柱，解決了回采工作面推進過程中因煤柱應(yīng)力集中造成的沖擊地壓、瓦斯涌出與積聚等問題，在控制煤礦重大事故災(zāi)害方面獨具優(yōu)越性。沿空留巷是煤炭綠色、安全、高效的開采技術(shù)之一。

沿空留巷巷旁支護的發(fā)展，主要經(jīng)歷了矸石墻、密集支柱、砌塊、高水材料到高強混凝土材料的發(fā)展過程，然而，隨著工作面的開采擾動、頂板來壓等影響，在留巷的服務(wù)期限內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)巷旁支護受損，甚至崩潰的問題，給后期的維護帶來巨大的壓力，影響礦井的正常生產(chǎn)。

對于大傾角煤層，尤其傾角超過30°的煤層，采空區(qū)頂板垮落時，一方面會有大量矸石竄入巷內(nèi)空間，影響到巷道的正常使用，所以需要建造巷旁擋矸結(jié)構(gòu)；另一方面，在完成巷旁擋矸控制后，采空區(qū)一定范圍內(nèi)的垮落矸體會對采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)形成時間較長的側(cè)向壓力，所以需要建造防止傾斜或傾倒的擋矸結(jié)構(gòu)；第三方面，由于傾角較大，當(dāng)煤層厚度超過2.5m時，采空側(cè)(巷道高幫)比較高，采用普通的鋼梁、單體柱等難以進行有力支撐和擋矸，需要建造與采空側(cè)較大高度相適應(yīng)的擋矸結(jié)構(gòu)。因此，發(fā)明一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)與建造方法迫在眉睫，對提升大傾角煤層沿空留巷效果和安全生產(chǎn)具有重大意義和價值。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述分析，本發(fā)明旨在提供一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)與建造方法，以解決現(xiàn)有的大傾角煤層巷旁支護不足，影響巷道的正常使用的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種大傾角煤層沿空留巷采空側(cè)擋矸支護結(jié)構(gòu)，包括剛性擋矸結(jié)構(gòu)和柔性擋矸結(jié)構(gòu)，剛性擋矸結(jié)構(gòu)包括擋矸梁、工型托盤和錨桿，柔性擋矸結(jié)構(gòu)包括擋矸鋼絲繩，擋矸梁和工型托盤通過鎖梁鋼絲繩和擋矸鋼絲繩進行鎖定，以實現(xiàn)擋矸梁、錨桿和擋矸鋼絲繩的協(xié)同擋矸作用。

進一步地，所述擋矸梁安裝在所述工型托盤的外側(cè)，所述擋矸梁設(shè)有上部牛鼻環(huán)、中部牛鼻環(huán)和下部牛鼻環(huán)。

進一步地，每個所述擋矸梁與一組工型托盤對應(yīng)，一組工型托盤包括一個位于巷道的頂部的與頂板錨桿連接的第一工型托盤和一個位于巷道底部的與底角錨桿連接的第二工型托盤。

進一步地，所述鎖梁鋼絲繩穿過上部牛鼻環(huán)與第一工型托盤連接。

進一步地，所述鎖梁鋼絲繩穿過下部牛鼻環(huán)與第二工型托盤連接。

進一步地，所述擋矸鋼絲繩連接相鄰的三根擋矸梁，所述擋矸鋼絲繩穿過相鄰的三根所述擋矸梁中間的擋矸梁的中部牛鼻環(huán)，兩端分別與中間的擋矸梁一側(cè)的第一工型托盤和中間的擋矸梁另一側(cè)的第二工型托盤連接。

進一步地，所述柔性擋矸結(jié)構(gòu)還包括從內(nèi)側(cè)到外側(cè)依次排列的鋼筋網(wǎng)、密閉布和鐵絲網(wǎng)。

進一步地，還包括切頂支護體，所述切頂支護體位于所述工型托盤的內(nèi)側(cè)。