[发明专利]一种工作面煤柱留设方法

说明书

本申请公开了一种工作面煤柱留设方法，包括以下步骤：安装锚杆加固煤柱煤帮表层，并在所述煤柱上安装加固结构；在上工作面的运输巷和下工作面的回风巷同时掘进时，向所述亚关键层间隔钻取多个井下压裂钻孔并进行井下压裂作业，向所述主关键层间隔钻取多个地面压裂钻孔并进行地面压裂作业。通过本发明能够提高煤柱稳定性，保证作业人员安全。

技术领域

本申请涉及煤矿支护技术领域，尤其涉及一种工作面煤柱留设方法。

背景技术

目前，随着采高的增大，生产、辅助运输等设备趋于大型化、特大型化，回采巷道断面随之增大。为保持巷道稳定，工作面间隔离煤柱普遍留设宽度较大并采用锚杆进行支护，在靠近采空区的巷帮需补打锚索加强支护。但是，在煤柱压酥后，煤柱的稳定性较差，锚索的锚固力大幅降低，加固效果差，巷道变形严重，因此会经常发生锚索脱锁，危及矿工的人身安全。

因此，需发明一种能够提高煤柱稳定性的浅埋煤层特大采高工作面煤柱留设方法。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工作面煤柱留设方法，能够提高煤柱稳定性，保证作业人员安全。

本申请的技术方案提供一种工作面煤柱留设方法，包括以下步骤：

安装锚杆加固煤柱煤帮表层，并在所述煤柱上安装加固结构；

在上工作面的运输巷和下工作面的回风巷同时掘进时，向亚关键层间隔钻取多个井下压裂钻孔并进行井下压裂作业，向主关键层间隔钻取多个地面压裂钻孔并进行地面压裂作业。

优选地，自地面垂直向下打钻孔至煤层，并对各岩层取芯并测试力学性能判断所述亚关键层和所述主关键层的位置。

优选地，根据工作面采高，选取距煤层的距离与煤层厚度的比值在4～6范围内的岩层作为亚关键层。

优选地，所述加固结构包括恒阻大变形对拉锚索和限位钢带，在所述煤柱上钻取锚索钻孔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表面并被所述恒阻大变形对拉锚索压紧。

优选地，所述恒阻大变形对拉锚索包括钢绞线、第一锁具、第一恒阻器、第一托板、第二托板、第二恒阻器和第二锁具，所述钢绞线依次贯穿所述第一锁具、所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位钢带、所述煤柱、所述第二托板、所述第二恒阻器和所述第二锁具，所述钢绞线对所述第一锁具和所述第二锁具施加预紧力将所述第一恒阻器、所述第一托板、所述限位钢带、所述第二托板和所述第二恒阻器紧压在所述煤柱上。

优选地，所述限位钢带包括第一W型钢带和第二W型钢带，所述第一W型钢带和所述第二W型钢带交错布置，还包括加固网，所述加固网覆盖在所述煤柱表面。

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

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

优选地，所述井下压裂钻孔与水平方向之间的夹角为78°～82°。所述地面压裂钻孔与水平方向之间的夹角为82°～86°。

优选地，所述地面压裂钻孔和所述井下压裂钻孔设置在所述煤柱与待开采的煤层相邻一侧的上方；

开采所述煤层并形成采空区的同时，对所述地面压裂钻孔和所述井下压裂钻孔进行压裂作业。

优选地，所述井下压裂钻孔与所述地面压裂钻孔交错布置。