專利名稱：一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，屬于煤系地層巷道支護(hù)的技術(shù)范疇， 具體是一種在外加交流電場(chǎng)作用下對(duì)過(guò)采空區(qū)的煤層巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)的方法，目的是提高采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性和自身承載能力。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭需求的日益增加，煤炭產(chǎn)量逐年上升，煤炭開(kāi)采強(qiáng)度不斷加大。在煤炭資源整合時(shí)，一座兼并重組礦井往往由幾個(gè)小煤窯組成，這些小窯在開(kāi)采煤炭資源時(shí)由于只采不充、采礦方法選擇不當(dāng)、采空區(qū)處理不及時(shí)和破壞保安煤柱等原因，留下了大量采空區(qū)。小窯開(kāi)采形成空區(qū)的時(shí)間普遍比較久遠(yuǎn)，采空區(qū)上覆巖層發(fā)生了變形和運(yùn)移， 所留空間基本處于填滿狀態(tài)，但又不像原巖那樣堅(jiān)固充實(shí)，存在大量孔、裂隙，局部還存在沒(méi)有充填滿的地段，采空區(qū)圍巖呈現(xiàn)出松軟破碎、穩(wěn)定性和堅(jiān)固性差、應(yīng)力集中、地下導(dǎo)水突水通道多和承載能力弱等特點(diǎn)，這給兼并重組礦井的巷道支護(hù)帶來(lái)很大困難。因此，煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)也就成為兼并重組礦井所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。小窯在一次開(kāi)采后，破壞了原巖靜態(tài)平衡狀態(tài)，使得采空區(qū)原巖應(yīng)力發(fā)生變化，并為建立平衡而重新分布，當(dāng)達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)生圍巖破壞和移動(dòng)，隨著煤炭開(kāi)采范圍不斷擴(kuò)大，圍巖被進(jìn)一步破壞和移動(dòng)，導(dǎo)致巖體崩落，引發(fā)大面積頂板冒落和圍巖移動(dòng)等事故，給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。采空區(qū)支護(hù)的實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)移圍巖應(yīng)力集中部位， 緩和應(yīng)力集中程度，使應(yīng)力達(dá)到新的相對(duì)平衡，以控制和管理地壓，保證煤礦安全生產(chǎn)。現(xiàn)有的煤層巷道支護(hù)方法主要為高強(qiáng)度棚架、混凝土反拱、料石砌碹、錨網(wǎng)噴支護(hù)和注漿封閉與加固等。針對(duì)采空區(qū)上覆巖層冒落帶、裂縫帶和整體彎曲帶對(duì)采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性的影響， 當(dāng)采空區(qū)圍巖變形位移嚴(yán)重、動(dòng)壓集中時(shí)，上述支護(hù)方式不能滿足煤層巷道過(guò)采空區(qū)的圍巖穩(wěn)定性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，從而提高采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性和自身承載能力。本發(fā)明一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，其特征在于是一種在外加交流電場(chǎng)作用下對(duì)過(guò)采空區(qū)的煤層巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)相結(jié)合的方法，該方法就是將煤層巷道過(guò)采空區(qū)先進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場(chǎng)，在電滲和電泳電動(dòng)效應(yīng)的作用下，增大漿液擴(kuò)散半徑，再進(jìn)行永久支護(hù)，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹，具體的步驟為I、先對(duì)煤層巷道2輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖1進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，按照外插角為 10° 30°和環(huán)向間距為600 1200mm超前打入小導(dǎo)管3，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為1600 洸OOmm ；II、搭建交流電場(chǎng)注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場(chǎng)5 ；III、在小導(dǎo)管3內(nèi)注入雙液漿4，外加交流電場(chǎng)5，電壓為660 1140V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,濃度為 410g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑大于ail時(shí)，停止交流電場(chǎng)作用，再對(duì)采空區(qū)再生圍巖1進(jìn)行永久支護(hù)，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹。本發(fā)明一種交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法與現(xiàn)有煤層巷道支護(hù)方法相比較，具有以下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的效果1、本發(fā)明一種交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，是一種臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方法，其特征在于臨時(shí)支護(hù)是在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場(chǎng)， 在電滲和電泳等電動(dòng)效應(yīng)的作用下，增大漿液擴(kuò)散半徑，使得雙液漿充分充填采空區(qū)再生圍巖內(nèi)部的孔、裂隙，對(duì)采空區(qū)再生圍巖進(jìn)行重新加固，使其形成整體圍巖的支護(hù)方法；2、本發(fā)明一種交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，雙液注漿后在交流電場(chǎng)作用下，漿液擴(kuò)散半徑大于ail，采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度提高230%以上；3、本發(fā)明一種交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，廣泛用于煤礦礦井采掘工程中的井筒施工、開(kāi)拓巷道施工、準(zhǔn)備巷道施工、硐室施工等方面。


圖1為煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)中的交流電場(chǎng)布置方式。圖中采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場(chǎng)5，標(biāo)識(shí)為a 的小導(dǎo)管3和交流電場(chǎng)5的a端相連接，標(biāo)識(shí)為b的小導(dǎo)管3和交流電場(chǎng)5的b端相連接。 圖1(a)是煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)中的交流電場(chǎng)布置正視圖；圖1(b)是煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)中的交流電場(chǎng)布置側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施方式1:由本發(fā)明交流電場(chǎng)作用下煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法對(duì)過(guò)采空區(qū)的井底車場(chǎng)進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)過(guò)程為I、先對(duì)某礦15#煤層井底車場(chǎng)輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，按照外插角為15°和環(huán)向間距為600mm超前打入小導(dǎo)管，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為1600mm;II、搭建交流電場(chǎng)注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖、井底車場(chǎng)、 小導(dǎo)管、水泥漿和交流電場(chǎng)；III、在小導(dǎo)管內(nèi)注入水泥漿，外加交流電場(chǎng)，電壓為660V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2SiO3,濃度為 32g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑大于2. 5m時(shí)，停止交流電場(chǎng)作用，再對(duì)采空區(qū)再生圍巖進(jìn)行永久支護(hù)，支護(hù)方式為料石砌碹。采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度提高260%。實(shí)施方式2 按照?qǐng)D1所示的煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)中的交流電場(chǎng)布置方式對(duì)某礦15#煤層采區(qū)輔助運(yùn)輸巷進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，小導(dǎo)管外插角為10°，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為2000mm，永久支護(hù)為錨網(wǎng)噴支護(hù)，采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度提高350%。其它同實(shí)施方式1。
實(shí)施方式3 按照?qǐng)D1所示的煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)中的交流電場(chǎng)布置方式對(duì)某礦15#煤層采區(qū)回風(fēng)巷進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為2200mm，永久支護(hù)為錨網(wǎng)支護(hù)，采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度提高觀0%。其它同實(shí)施方式1。
權(quán)利要求
1. 一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，其特征在于是一種在外加交流電場(chǎng)作用下對(duì)過(guò)采空區(qū)的煤層巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)相結(jié)合的方法，該方法就是將煤層巷道過(guò)采空區(qū)先進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場(chǎng)，在電滲和電泳電動(dòng)效應(yīng)的作用下， 增大漿液擴(kuò)散半徑，再進(jìn)行永久支護(hù)，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹，具體的步驟為I、先對(duì)煤層巷道2輪廓線以外的采空區(qū)再生圍巖1進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，按照外插角為 10° 30°和環(huán)向間距為600 1200mm超前打入小導(dǎo)管3，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為1600 洸OOmm ；II、搭建交流電場(chǎng)注漿系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要部件包括采空區(qū)再生圍巖1、煤層巷道2、小導(dǎo)管3、雙液漿4和交流電場(chǎng)5 ；III、在小導(dǎo)管3內(nèi)注入雙液漿4，外加交流電場(chǎng)5，電壓為660 1140V，摻和劑為酸性電解質(zhì) Na2Si03、Na2S04、NaCl、Na3PO4,濃度為 0 410g · Γ1 ；IV、當(dāng)漿液擴(kuò)散半徑大于an時(shí)，停止交流電場(chǎng)作用，再對(duì)采空區(qū)再生圍巖1進(jìn)行永久支護(hù)，方式為錨網(wǎng)噴或料石砌碹。
全文摘要
一種煤層巷道過(guò)采空區(qū)的支護(hù)方法，屬于煤系地層巷道支護(hù)的技術(shù)范疇，采用臨時(shí)支護(hù)和永久支護(hù)相結(jié)合，其特征在于臨時(shí)支護(hù)是在小導(dǎo)管雙液注漿后施加交流電場(chǎng)，在電滲和電泳電動(dòng)效應(yīng)的作用下，增大漿液擴(kuò)散半徑，使得雙液漿充分充填采空區(qū)再生圍巖內(nèi)部的孔、裂隙，對(duì)采空區(qū)再生圍巖進(jìn)行重新加固，使其形成整體圍巖。目的是提高采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性和自身承載能力。本方法與現(xiàn)有的煤層巷道過(guò)采空區(qū)支護(hù)方法相比，采空區(qū)再生圍巖整體強(qiáng)度提高230％以上。
文檔編號(hào)C25D13/02GK102505949SQ20111036179
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者于喜東, 孔金龍, 孫春偉, 李風(fēng)珍, 王東, 賈存華, 鄭銅鏢, 陳軍勝, 韓浩 申請(qǐng)人:山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究有限公司