[发明专利]一种工作面煤柱留设方法

权利要求书

1.一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装锚杆(18)加固煤柱(5)的煤帮表层，并在所述煤柱(5)上安装加固结构；

在上工作面(1)的运输巷(3)和下工作面(2)的回风巷(4)同时掘进时，向亚关键层(8)间隔钻取多个井下压裂钻孔(10)并进行井下压裂作业，向主关键层(7)间隔钻取多个地面压裂钻孔(9)并进行地面压裂作业；

所述加固结构包括恒阻大变形对拉锚索和限位钢带，在所述煤柱(5)上钻取锚索钻孔(23)安装所述恒阻大变形对拉锚索，所述限位钢带紧贴所述煤柱(5)表面并被所述恒阻大变形对拉锚索压紧；

所述恒阻大变形对拉锚索包括钢绞线(17)；

在假设所述煤柱(5)变形前后横截面积保持不变的条件下，每根所述钢绞线(17)需施加的预紧力f可由下式给出：

式中：f为每根钢绞线(17)施加的预紧力，N；h为煤柱(5)高度，m；E为煤柱(5)弹性模量，MPa；F为压裂后煤柱(5)承受的载荷，N；n为煤帮上每排钢绞线(17)的数量；l为煤柱(5)宽度，m；k为安全系数，取1.1～1.3。

2.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，自地面(22)垂直向下打钻孔至煤层(11)，并对各岩层取芯并测试力学性能判断所述亚关键层(8)和所述主关键层(7)的位置。

3.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，根据工作面采高，选取距煤层(11)的距离与煤层(11)厚度的比值在4～6范围内的岩层作为亚关键层(8)。

4.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述恒阻大变形对拉锚索还包括第一锁具(121)、第一恒阻器(131)、第一托板(141)、第二托板(142)、第二恒阻器(132)和第二锁具(122)，所述钢绞线(17)依次贯穿所述第一锁具(121)、所述第一恒阻器(131)、所述第一托板(141)、所述限位钢带、所述煤柱(5)、所述第二托板(142)、所述第二恒阻器(132)和所述第二锁具(122)，所述钢绞线(17)对所述第一锁具(121)和所述第二锁具(122)施加预紧力将所述第一恒阻器(131)、所述第一托板(141)、所述限位钢带、所述第二托板(142)和所述第二恒阻器(132)紧压在所述煤柱(5)上。

5.根据权利要求4所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述限位钢带包括第一W型钢带(15)和第二W型钢带(16)，所述第一W型钢带(15)和所述第二W型钢带(16)交错布置，还包括加固网(21)，所述加固网(21)覆盖在所述煤柱(5)表面。

6.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述井下压裂钻孔(10)与水平方向之间的夹角为78°～82°，所述地面压裂钻孔(9)与水平方向之间的夹角为82°～86°。

7.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述地面压裂钻孔(9)和所述井下压裂钻孔(10)设置在所述煤柱(5)与待开采的煤层(11)相邻一侧的上方；

开采所述煤层(11)并形成采空区(6)的同时，对所述地面压裂钻孔(9)和所述井下压裂钻孔(10)进行压裂作业。

8.根据权利要求1所述的一种工作面煤柱留设方法，其特征在于，所述井下压裂钻孔(10)与所述地面压裂钻孔(9)交错布置。