[发明专利]一种煤层顶板支撑柱的预埋方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层巷道、采空区或岩溶塌陷区的支护和环境恢复治理等领域，特别涉及在地下煤层或巷道中设置用于防止煤层顶板变形冒落的支撑柱的方法。

背景技术

在煤炭开采过程中，随着采出煤炭量的增大，煤层采空区也在不断的增大，煤层顶板冒落的可能性也随之增加。当采空区扩大到一定程度时，上方煤层将产生冒落，当冒落范围及规模较大时，有可能引起煤层顶板的过量移动、开裂破坏及地表沉陷，使上含水层的水或地表水侵入采空区内，影响正常工作的开展。预防顶板冒落的方法，在矿井式人工开采中通常有预留煤柱、锚杆支护、井下充填等手段；而在煤炭地下气化中，通常因为人、机械设备无法进入燃空区，无法控制燃空区的大小，也就无法防止煤层顶板冒落。

上世纪八、九十年代有专利US4243101、US5287926公开通过向燃空区充填泥砂、煤灰、矿渣等废弃物避免燃空区过大引起煤层顶板冒落，此法针对倾斜干燥煤层相对效果比较好，而对于水平煤层或含水煤层，会因为填料覆盖在煤层上造成部分燃烧面被熄灭，或充填引入的大量水降低了地下气化炉的温度，使得气化效率也随之降低。另外，对燃空区实施充填，地面设备复杂、填料需求量特别大，成本相对比较高。

发明内容

本发明涉及在地下煤层或巷道中设置用于防止煤层顶板变形冒落的支撑柱的方法。针对煤炭开采，特别是煤炭地下气化过程中为防止煤层顶板变形冒落进行的煤层预处理，还可用于煤层巷道、采空区或岩溶塌陷区的支护和环境恢复治理等领域。

针对现有技术的缺陷，本发明公开在尚未气化的煤层布置耐高温、高压的支撑柱，支撑柱在周围煤层燃烧气化之后起到支撑煤层顶板的作用。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

通过对煤层顶板岩石的应力测试分析，计算预测出燃空区在多大范围下煤层顶板即将冒落，依此来规划支撑柱的位置，包括根据煤层顶板的物性参数估算支撑柱之间的有效间距，以及预埋支撑柱的分布规划。支撑柱的间距L计算公式如下：

L=αh2Rtq]]>

式中：L-支撑柱间距，m；

α-为调整系数；

h-老顶(位于直接顶之上或直接位于煤层之上难垮落的岩层)的厚度，m；

Rt-老顶的抗拉强度，N/m²；

q-老顶所承受的单位面积上的载荷，N/m²。

若老顶以上为多层岩层组成时，则应考虑此多层对老顶的影响，此时q值可按下式确定：