[发明专利]沿空留巷分区协同控制方法

说明书

本发明公开了一种沿空留巷分区协同控制方法，首先以钻进为核心，结合地质条件对巷道顶板围岩进行综合分区；根据巷道顶板围岩分区结果，初步确定顶板超前预裂参数和锚注参数；利用高强注浆锚杆、高强注浆锚索、定量让压装置对巷道顶板围岩进行锚注支护；对巷道顶板围岩的锚注效果进行评价，根据评价结果优化顶板超前预裂参数和锚注参数，并结合数值模拟确定超前支护设计参数；对巷道顶板进行超前预裂，并架设支顶护帮柱。本发明提出的沿空留巷分区协同控制方法，能够准确确定锚注参数、顶板超前预裂参数和超前支护参数，并能够定量评价锚注支护效果，为煤矿沿空留巷及其参数设计提供了有效的方法与手段。

技术领域

本公开属于矿山地下工程中安全技术领域，具体涉及一种在沿空巷道掘进过程中对沿空留巷参数进行设计和对巷道顶板围岩进行高效支护的沿空留巷分区协同控制方法，适用于矿山地下工程中沿空留巷的安全、高效施工。

背景技术

沿空留巷是沿采空区边缘将本工作面回采巷道保留下来，实现下区段回采功能的回采巷道布置方式和控制技术。沿空留巷取消了煤柱，实现无煤柱连续开采，降低巷道掘进率、缓解采掘接替矛盾，优化开拓开采布局，消除了煤柱上下区域的应力集中，有效提高了煤炭资源回收率的同时降低了巷道掘进率，是煤炭资源绿色、安全、高效的开采技术之一。

巷道顶板围岩的稳定性控制决定沿空留巷的安全、高效施工，但目前巷道顶板围岩的控制主要基于经验类比法，该方法具有以下不足：

(1)无法对巷道顶板围岩进行准确、实时分区，巷道顶板围岩支护设计和超前支护设计缺乏定量依据，容易产生支护不当的问题，造成巷道大变形、冒顶、塌方等严重安全事故。

(2)无法对锚注后巷道顶板围岩支护效果进行实时、定量评价，锚注参数、超前支护参数无法得到及时优化，耗费大量的人力物力。

综上所述，目前对于巷道顶板围岩进行准确、实时分区，以及锚注后对巷道顶板围岩支护效果进行实时、定量评价的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种沿空留巷分区协同控制方法，能够准确确定锚注参数、顶板超前预裂参数和超前支护设计参数，并能够定量评价锚注效果。

本公开所采用的技术方案是：

一种沿空留巷分区协同控制方法，该方法包括以下步骤：

以钻进为核心，结合地质条件对巷道顶板围岩进行综合分区；

根据巷道顶板围岩分区结果，初步确定顶板超前预裂参数和锚注参数；

利用高强注浆锚杆、高强注浆锚索和定量让压装置，结合初次锚网支护，对巷道顶板围岩进行锚注支护；

对巷道顶板围岩的锚注效果进行评价，根据评价结果优化顶板超前预裂参数和锚注参数，并确定超前支护设计参数；

对巷道顶板进行超前预裂，并架设支顶护帮柱。

进一步的，所述以钻进为核心，结合地质条件对巷道顶板围岩进行综合分区的步骤包括：

使用数字钻机对巷道顶板围岩进行数字钻进，根据数字钻机的随钻参数与巷道顶板围岩等效强度关系公式，获得巷道顶板围岩等效强度；根据巷道顶板围岩等效强度对巷道顶板围岩进行分区。

进一步的，所述确定顶板超前预裂参数和锚注参数的步骤包括：

根据巷道顶板围岩分区结果，并结合数值模拟结果，初步确定巷道顶板围岩的超前预裂参数、高强注浆锚杆设计参数、高强注浆锚索设计参数和注浆参数，其中，所述顶板超前预裂参数包括顶板超前预裂纵向高度和顶板超前预裂角度，所述高强注浆锚杆设计参数、高强注浆锚索设计参数和注浆参数包括高强注浆锚杆及高强注浆锚索长度、间排距、注浆量、注浆压力、浆液配比、添加剂种类及含量。