专利名称：一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法
技术领域：
本发明属于多巷顺槽巷间薄煤柱加固技术领域，尤其涉及一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法。
背景技术：
在煤炭井工开采时，需在采煤工作面两侧设置上下顺槽，对于设置双巷上顺槽和双巷下顺槽时，两外侧的顺槽(辅助回风顺槽、辅助运输顺槽)在为该工作面煤炭开采服务完后，还需要为其邻近工作面开采服务。一工作面开采完成后，其运输顺槽将垮塌而报废，但其辅助运输顺槽需作为另一工作面的顺槽使用，同理辅助回风顺槽也将作为其邻侧工作面的顺槽使用。因此，需确保该工作面的辅助运输顺槽、辅助回风顺槽在工作面开采时的稳定性。要保证这一点，一般通过增大两巷间煤柱的宽度(也即增加两巷间距)来实现。宽煤柱，压煤多，浪费煤炭资源，采动后巷道位于应力增高区，维护困难。
发明内容
本发明提供了一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法，旨在解决目前一般通过增大两巷间煤柱的宽度来确保工作面的辅助运输顺槽、辅助回风顺槽在工作面开采时的稳定性，但宽煤柱，压煤多，浪费煤炭资源，采动后巷道位于应力增高区，维护困难的问题。本发明的目的在于提供一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法，该方法先在一条巷道的煤柱帮上钻孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的两侧面挂网片、加钢带，对筋材施加预紧力后并锁定，把网片、钢带紧紧地联成一个整体，实现对煤柱施加侧向压力。进一步，所述筋材可采用钢筋，也可采用钢绞线，也可采用抗拉强度较高的线状材料。进一步，所述网片可采用钢筋网片，钢带可选用高凸钢带，或以型钢作为钢带使用。进一步，对于地应力环境恶劣、煤质差、煤柱高的情形，可在煤柱中间适当增加横向钢带，或适当提高筋材的直径或改变筋材的类型，或提高筋材锁定值，使得对煤柱能产生更大的侧向约束，提高煤桩的抗采动稳定性。进一步，该方法也可采用一孔多根筋材(即筋材束)，增加筋材布置的间排距，提高施工总体进度。进一步，对于位于水平、近水平煤层或小倾角度煤层中的巷道，巷间煤柱加固施工的具体步骤如下:步骤一，通过理论计算预估应力降低区的范围，以煤柱处于应力降低区为原则确定巷间煤柱的宽度，通过理论分析、数值模拟和工程经验综合确定筋材的布置、网片的网格大小和网片的尺寸、钢带的尺寸与布置、筋材的张拉锁定值；步骤二，两巷实施错距掘进，对先掘巷道，需对煤柱进行临时支护，以锚网支护为主；
步骤三，在后掘巷道施工时，宜在掘进一小段或一个作业循环长度后，从煤柱侧钻水平孔，穿透煤柱；步骤四，钻完钻孔后，将筋材穿入钻孔中，当穿完筋材的部位足有一个网片尺寸时，或完成这一个循环段的筋材穿孔后，挂上网片，联结牢网片，用钢带压住网片，再通过对筋材进行张拉锁定把它们紧固起来；步骤五，按步骤四完成一循环段的筋材锁控施工；步骤六，重复步骤三至步骤五，直至整个煤柱的筋材锁控施工工作完成。进一步，在步骤一中，筋材的布置包括:单孔筋材数量(可以是单根筋材，也可以是多根筋材构成的筋材束)、位置、间距和排距；在步骤_■中，筋材锁控施工宜在后掘巷道施工中进打;在步骤三中，在快穿透煤柱时，应放慢钻进速度，以保证另一侧煤柱面的完整性，为了提高施工速度，可 同时在煤柱两侧的巷道中进行，采取两侧分段交叉作业，即一段从先掘巷道煤柱侧起钻，另一段从后掘巷道煤柱侧起钻；在步骤四中，由于起钻侧孔间距精度能控制好，可采用长钢带联结，增强筋材的整体作用；若钻穿侧孔间距精度高，也应采用长钢带联结；若孔间排距变化大，无法采用长钢带联结时，则采用短钢带，即一孔筋材配一根短钢带。进一步，在施工中，应适当布置筋材测力计，监测筋材的受力，并根据受力大小、煤柱的变形情况，可对筋材进行锁定值调整，确保筋材锁控效果和安全。进一步，当筋材为高强钢筋杆体时，锁定宜采用气动紧固器具实施，以保高锁定值，为煤柱提供较大的侧向约束力；对于煤柱之间联络巷的加固，可采用常规的锚网与钢带耦合支护的方式。进一步，该方法也可用于对大倾角煤层巷道之间的煤柱的筋材锁控加固以及对岩巷间岩柱的筋材锁控加固。本发明提供的多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法，该方法先在一条巷道的煤柱帮上钻孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的两侧面挂网片、加钢带，对筋材施加预紧力后并锁定，把网片、钢带紧紧地联成一个整体，实现对煤柱施加侧向压力，该方法采用直穿煤柱的筋材对煤柱进行锁控，提高了煤柱侧向约束，使煤柱处于较大的三向受力状态，提高了煤柱的强度及抗衡采动影响的能力，减少了巷道间的煤柱宽度及煤炭资源的浪费，维护简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
图1是本发明实施例提供的多巷顺槽巷间薄煤柱加固后的横断面示意图；图2是本发明实施例提供的多巷顺槽巷间薄煤柱加固后的侧面示意图；图3是本发明实施例提供的多巷顺槽巷间薄煤柱加固后的侧面示意图。图中:1、筋材；2、网片；3、钢带；4、巷道顶板；5、巷道底板；6、煤柱。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。本发明的目的在于提供一种多巷顺槽巷间薄煤柱6加固的方法,该方法先在一条巷道的煤柱6面上钻孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的两侧面挂网片2、加钢带3，对筋材I施加预紧力后并锁定，把网片2、钢带3紧紧地联成一个整体，实现对煤柱6施加侧向压力。在本发明实施例中，筋材I可采用钢筋，也可采用钢绞线，也可采用抗拉强度较高的线状材料。在本发明实施例中，网片2可采用钢筋网片2，钢带3可选用高凸钢带3，或把型钢3作为钢带使用。在本发明实施例中，对于地应力环境恶劣、煤质差、煤柱6高的情形，可在煤柱6中间适当增加横向钢带3，或适当提高筋材I的直径或改变筋材I的类型，或提高筋材I锁定值，使得对煤柱6能产生更大的侧向约束，提高煤桩的抗采动稳定性。在本发明实施例中，该方法也可采用一孔多根筋材(即筋材束)I，增加筋材I布置的间排距。在本发明实施例中，对于位于水平、近水平煤层或小倾角度煤层中的巷道，巷间煤柱6加固施工的具体步骤如下:步骤一，通过理论计算预估应力降低区的范围，以煤柱处于应力降低区为原则确定巷间煤柱6的宽度，通过理论分析、数值模拟和工程经验综合确定筋材I的布置、网片2的网格大小和网片2的尺寸、钢带3的尺寸与布置、筋材I的张拉锁定值；步骤二，两巷实施错距掘进，对先掘巷道，需对煤柱6进行临时支护，以锚网支护为主；步骤三，在后掘巷道施工时，宜在掘进一小段或一个作业循环长度后，从煤柱6侧钻水平孔，穿透煤柱6 ；步骤四，钻完钻孔后，将筋材I芽入钻孔中，当芽完筋材I的部位足有Iv网片2尺寸时，或完成这一个循环段的筋材I穿孔后，挂上网片2，联结牢网片2，用钢带3压住网片2，再通过对筋材I进行张拉锁定把它们紧固起来；步骤五，按步骤四完成一循环段的筋材I锁控施工；步骤六，重复步骤三至步骤五，直至整个煤柱6的筋材I锁控施工工作完成。在本发明实施例中，在步骤一中，筋材I的布置包括:单孔筋材I数量(可以是单根筋材，也可以是多根筋材构成的筋材束)、位置、间距和排距；在步骤二中，筋材I锁控施工宜在后掘巷道施工中进行；在步骤三中，在快穿透煤柱6时，应放慢钻进速度，以保证另一侧煤柱6侧面的完整性，为了提高施工速度，可同时在煤柱两侧的巷道中进行，采取两侧分段交叉作业，即一段从先掘巷道煤柱6侧起钻，另一段从后掘巷道煤柱6侧起钻；在步骤四中，由于起钻侧孔间距精度能控制好，可采用长钢带3联结，增强筋材I的整体作用；若钻穿侧孔间距精度高，也应采用长钢带3联结；若孔间排距变化大，无法采用长钢带3联结时，则采用短钢带3，即一孔筋材I配一根短钢带3。在本发明实施例中，在施工中，应适当布置筋材I测力计，监测筋材I的受力，并根据受力大小、煤柱6的变形情况，可对筋材I进行锁定值调整，确保筋材I锁控效果和安全。
在本发明实施例中，当筋材I为高强钢筋杆体时，锁定宜采用气动紧固器具实施，以保证高锁定值，为煤柱6提供较大的侧向约束力；对于煤柱6之间联络巷的加固，可采用常规的锚网与钢带3耦合支护的方式。在本发明实施例中，该方法也可用于对大倾角煤层巷道之间的煤柱6的筋材I锁控加固以及对岩巷间岩柱的筋材I锁控加固。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。为了减少煤炭资源的浪费，可以减小巷道间的煤柱6宽度。此时巷道之间的煤柱6较小，可以采用直穿煤柱6的筋材I对煤柱6进行锁控，提高其侧向约束，使其处于较大的三向受力状态，提高其强度，提高其抗衡采动影响。这里所述的筋材1，可以是钢筋，也可以是钢绞线，也可以是其它抗拉强度较高的线状材料。先在其中一条巷道的煤柱6面上钻孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的两侧面挂网片2、加钢带3，对筋材I施加预紧力后并锁定，把网片2、钢带3紧紧地联成一个整体，实现对煤柱6施加侧向压力，如图1所示。当动压来了时，巨大的支承力对煤柱6产生向下的压力，煤柱6便向两侧鼓胀变形，这种变形压力通过网片2 —钢带3，再传给筋材I。此时筋材I受拉，筋材I的良好抗拉性能得以充分发挥，对煤柱的鼓胀变形进行约束。由于筋材I的抗拉强度很高，可以提供很高的拉力，其抗拉强度远大于筋材I通过与岩体粘结和摩擦所能提供的抗拉强度值，更远大于其与煤体粘结和摩擦所能提供的抗拉强度值，即这种筋材锁控所能提供的对煤柱的侧向约束力远大于目前巷道中的树脂锚(杆)索所能提供的对煤柱的侧向约束力。网片2和钢带3均要求其整体刚度较大。网片2可采用钢筋网片2，钢带3可以选用高凸钢带3，也可以选用其它性能较好的钢带3，或以型钢作为钢带使用。当网片2和钢带3的刚度大，可以将煤体的侧向鼓胀变形压力快速且全部传递给筋材1，使煤柱6局部弱控制所引起的变形得到有效的控制。反过来，对筋材I高拉力锁控，向煤柱6侧壁提供较大的约束压力，通过高刚度的网片2和钢带3尽快且全部传给(作用于)煤柱6，提高煤柱6的强度。对于地应力环境恶劣、煤质差、煤柱6高的情形，可在煤柱6中间适当增加横向钢带3，或适当提高筋材I的直径或改变筋材I的类型，或提高筋材I锁定值，使其对煤柱6能产生更大的侧向约束。提高煤桩的抗采动稳定性。也可以采用一孔多根筋材(即筋材束)1，以增加筋材I布置的间排距，减少工作量，提高掘进速度，实现快速掘进施工。对于位于水平、近水平煤层或小倾角度煤层中的巷道，巷间煤柱6加固施工的具体步骤如下:(I)通过理论计算预估应力降低区的范围，以煤柱处于应力降低区为原则确定巷间煤柱6的宽度；通过理论分析、数值模拟和工程经验综合确定筋材I的布置(包括单孔筋材I数量、间距和排距)、网片2的网格大小和网片2的尺寸、钢带3的尺寸与布置、筋材I的张拉锁定值。(2)两巷实施错距掘进。对先掘巷道，需对煤柱6进行临时支护，以锚网支护为主，筋材I锁控施工宜在后掘巷道施工中进行。(3)在后掘巷道施工时，宜在掘进一小段或一个作业循环长度后，从煤柱6侧钻水平孔，穿透煤柱6。在快穿透煤柱6时，应放慢钻进速度，以保证另一侧煤柱6面的完整性，为了提高施工速度，可同时在煤柱两侧的巷道中进行，采取两侧分段交叉作业。即一段从先掘巷道煤柱6侧起钻，另一段从后掘巷道煤柱6侧起钻。(4)钻完钻孔后,将筋材I芽入钻孔中。当芽完筋材I (多个孔芽完筋材I)的部位足有一个网片2尺寸时，或完成这一个循环段(分段)的筋材I穿孔后，挂上网片2，联结牢网片2，用钢带3压住网片2，再通过对筋材I进行张拉锁定把它们紧固起来。由于起钻侧孔间距精度能控制好，因此可采用长钢带3联结，增强筋材I的整体作用。钻穿侧若孔间距精度高，也应采用长钢带3联结，如图2所示；如果其间排距变化大，无法采用长钢带3联结时，则采用短钢带3，即一孔筋材I配一根短钢带3，如图3所示。(5)按步骤(4)完成这一循环段(分段)的筋材I锁控施工。(6)重复步骤(3)- (5)，直至整个煤柱6的筋材I锁控施工工作完成。(7)在施工中，应适当布置筋材I测力计，监测筋材I的受力。并根据受力大小、煤柱6的变形情况，可对筋材I进行锁定值调整，确保筋材I锁控效果和安全。当筋材I为高强钢筋杆体时，对其锁定宜采用气动紧固器具实施，以保证高锁定值，为煤柱6提供较大的侧向约束力。对于煤柱6之间联络巷的加固，采用常规的锚杆(索)网+钢带耦合支护技术。对于大倾角煤层巷道之间的煤柱6的筋材I锁控加固，上述思想仍适用。对于岩巷间岩柱的筋材I锁控加固，上述思想、方法和步骤完全适用。本发明实施例提供的多巷顺槽巷间薄煤柱6加固的方法，该方法先在一条巷道的煤柱6面上钻孔并穿透煤柱6，穿入筋材1，然后在煤柱6的两侧面挂网片2、加钢带3，对筋材I施加预紧力后并锁定，把网片2、钢带3紧紧地联成一个整体，实现对煤柱6施加侧向压力，该方法采用直穿煤柱6的筋材I对煤柱6进行锁控，提高了煤柱6侧向约束，使煤柱6处于较大的三向受力状态，提高了煤柱6的强度及抗衡采动影响的能力，减少了巷道间的煤柱6宽度及煤炭资源的浪费，维护简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法，其特征在于，该方法先在一条巷道的煤柱帮上钻孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的两侧面挂网片、加钢带，对筋材施加预紧力后并锁定，把网片、钢带紧紧地联成一个整体，实现对煤柱施加侧向压力。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筋材可采用钢筋，也可采用钢绞线，也可采用抗拉强度较高的线状材料。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网片可采用钢筋网片，钢带可选用高凸钢带，或以型钢作为钢带。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于地应力环境恶劣、煤质差、煤柱高的情形，可在煤柱中间适当增加横向钢带，或适当提高筋材的直径或改变筋材的类型，或提高筋材锁定值，使得对煤柱能产生更大的侧向约束，提高煤桩的抗采动稳定性。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法也可采用一孔多根筋材，增加筋材布置的间排距，提高施工总体进度。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于位于水平、近水平煤层或小倾角度煤层中的巷道，巷间煤柱加固施工的具体步骤如下: 步骤一，通过理论计算预估应力降低区的范围，以煤柱处于应力降低区为原则确定巷间煤柱的宽度，通过理论分析、数值模拟和工程经验综合确定筋材的布置、网片的网格大小和网片的尺寸、钢带的尺寸与布置、筋材的张拉锁定值； 步骤二，两巷实施错距掘进，对先掘巷道，需对煤柱进行临时支护，以锚网支护为主； 步骤三，在后掘巷道施工时，宜在掘进一小段或一个作业循环长度后，从煤柱侧钻水平孔，穿透煤柱； 步骤四，钻完钻孔后，将筋材芽入钻孔中，当芽完筋材的部位足有Iv网片尺寸时，或完成这一个循环段的筋材穿孔后，挂上网片，联结牢网片，用钢带压住网片，再通过对筋材进行张拉锁定把它们紧固起来； 步骤五，按步骤四完成一循环段的筋材锁控施工； 步骤六，重复步骤三至步骤五，直至整个煤柱的筋材锁控施工工作完成。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤一中，筋材的布置包括:单孔筋材数量、位置、间距和排距；筋材可以是单根筋材，也可以是多根筋材构成的筋材束； 在步骤_■中，筋材锁控施工宜在后掘巷道施工中进打； 在步骤三中，在快穿透煤柱时，应放慢钻进速度，以保证另一侧煤柱面的完整性，为了提高施工速度，可同时在煤柱两侧的巷道中进行，采取两侧分段交叉作业，即一段从先掘巷道煤柱侧起钻，另一段从后掘巷道煤柱侧起钻； 在步骤四中，由于起钻侧孔间距精度能控制好，可采用长钢带联结，增强筋材的整体作用；若钻穿侧孔间距精度高，也应采用长钢带联结；若孔间排距变化大，无法采用长钢带联结时，则采用短钢带，即一孔筋材配一根短钢带。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在施工中，应适当布置筋材测力计，监测筋材的受力，并根据受力大小、煤柱的变形情况，可对筋材进行锁定值调整，确保筋材锁控效果和安全。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当筋材为高强钢筋杆体时，锁定宜采用气动紧固器具实施，以保证高锁定值，为煤柱提供较大的侧向约束力；对于煤柱之间联络巷的加固，可采用常规的锚网与钢带耦合支护的方式。
10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法也可用于对大倾角煤层巷道之间的煤柱的筋材锁控加固以及对岩巷间岩柱的筋材锁控加固。
全文摘要
本发明公开了一种多巷顺槽巷间薄煤柱加固的方法，该方法先在一条巷道的煤柱帮上钻孔并穿透煤柱，穿入筋材，然后在煤柱的两侧面挂网片、加钢带，对筋材施加预紧力后并锁定，把网片、钢带紧紧地联成一个整体，实现对煤柱施加侧向压力，该方法采用直穿煤柱的筋材对煤柱进行锁控，提高了煤柱侧向约束，使煤柱处于较大的三向受力状态，提高了煤柱的强度及抗衡采动影响的能力，减少了巷道间的煤柱宽度及煤炭资源的浪费，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
文档编号E21D11/14GK103089279SQ20131001459
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者邹正盛, 琚晓冬, 秦莞臻, 顿志林, 郑清洁, 刘丽辉 申请人:河南理工大学