[发明专利]一种控制放顶护巷方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿巷道围岩稳定性的技术领域。

背景技术

当所开采的煤层顶板一定高度内赋存有大厚度完整坚硬岩层时，工作面开 采后坚硬岩层向采空区悬顶不冒，在采空区附近煤体中引起了高支承应力，这 种高支承应力极大地影响着采空区附近煤体中巷道的稳定性。例如，某煤田中 的15#煤层与某煤田中的3#煤层之上一定范围内赋存有厚度在十余米甚至数十 米厚的完整坚硬的石灰岩或砂岩，在工作面开采后，位于采空区附近的巷道， 特别是通过隔离煤柱保留的为相邻工作面服务的回采巷道，随之产生大变形和 破坏，甚至冒落，严重影响着这些巷道的正常使用。通过观察与分析，发现采 空区附近巷道围岩的变形与破坏程度与工作面开采高度，煤层顶板完整坚硬岩 层的厚度、强度和完整性，以及完整坚硬岩层的赋存高度等因素有关。在现有 技术中维护采空区附近巷道围岩稳定性的方法有五种：

1)增加护巷(隔离)煤柱的宽度。

2)提高巷道的支护强度。

3)对已破坏的巷道实施返修，对围岩实施注浆(水泥浆或化学浆)加固。

4)在巷道两帮或底板实施钻孔卸压或爆破卸压，释放巷道围岩应力。

5)采用单体支柱、棚式支架或专用支架对巷道实施加强支护。

然而，在现有维护采空区附近巷道围岩稳定性的方法中，存在以下不足和 明显的缺陷：

1)增加护巷(隔离)煤柱宽度，造成了煤炭资源的严重损失。在一般条件 下，回采巷道的护巷煤柱宽度为10～20m，采用小煤柱护巷，或沿空掘巷时， 煤柱宽度为3～5m，永久巷道的护巷煤柱宽度为30～40m，而在大厚度完整坚 硬顶板引起的高支承应力的影响下，有些煤矿工作面间的护巷煤柱宽度增大到 了45～80m，即使如此也不能有效改变巷道围岩的大变形与破坏，并且还增加了 煤炭资源的开采损失。

2)提高巷道的支护强度，就是增加锚杆与锚索的长度、直径、密度和锚固 剂锚固长度，或加密棚式支架的棚间距和增大支架用钢型号，其结果是不仅增 加了支护材料消耗量，提高了支护成本，更重要的是由于引起巷道围岩变形和 破坏的高支承应力是来自巷道侧上方十余米，甚至数十米远的采空区悬顶岩层 及其上覆岩层的重力，属于远场应力。在远场应力的作用下，巷道锚固区外的 岩层整体下沉，导致锚固区内围岩破碎、扩容和大变形，这种远场应力是巷道 锚杆锚索支护系统和棚式支架所不能控制的。因此提高支护强度，对采空区附 近巷道围岩稳定性的控制效果十分有限。

3)对已破坏的巷道实施返修，对围岩实施注浆(水泥浆或化学浆)加固， 不仅大量地增加了巷道返修工程量和材料消耗量，也严重影响了工作面的接替 和生产的正常进行。

4)在巷道两帮或底板实施钻孔卸压或爆破卸压释放巷道围岩应力的方法， 会严重破坏巷道围岩的完整性，增大巷道的变形量。

5)采用单体支柱、棚式支架或专用支架对巷道实施临时性的加强支护的方 法，对控制采动应力明显影响段巷道围岩的变形可以起到一定的作用。回采工 作面的采动应力的明显作用范围一般在工作面前方+100m至工作面后方-200m， 当采动应力明显影响期过后，需要拆除用于加强支护的支柱或支架，以恢复巷 道的通行或运输功能。但在煤层顶板一定范围内赋存有大厚度完整坚硬岩层， 在采空区边缘形成悬顶而引起的高支承应力长期作用的条件下不能长期使用加 强支护，这样会限制巷道的通行与运输功能的发挥，并且加强支护对高支承应 力巷道围岩的变形与破坏的长期控制作用也是十分有限的。

综上所述，目前的现有技术还是不能有效控制在煤层顶板赋存有坚硬岩层 的采空区附近巷道的稳定性，必须寻求能够消除或有效降低由采空区悬顶岩层 在煤体中引起的高支承应力，提高巷道围岩稳定性的治本方法。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术的不足和缺陷，提供一种能够有效控制在 煤层顶板一定范围内赋存有坚硬岩层的采空区附近巷道的稳定性的方法，具体 是通过控制放顶实现消除或有效降低由采空区悬顶岩层在附近煤体中引起的高 支承应力的护巷方法。

为实现上述目的本发明的技术方案是：