[发明专利]一种用于控制沿空留巷底鼓的钢桩方法

说明书

本发明属于矿山领域，涉及一种控制沿空留巷底鼓的方法。针对沿空留巷底鼓的控制难题，距正在回采采煤工作面后方15～25m的沿空留巷两底角处，施工两个平行的底板钻孔，把两根废旧钢轨分别安装在两个钻孔内作为底板钢桩，再用浮矸充实钢桩和钻孔壁之间的空隙，用木楔楔紧钢桩外露部分与两帮之间的空隙；随采煤工作面推进，按照排距向前逐排施工，直至完成整条沿空留巷的施工。本发明不仅考虑了钢桩较强的抗弯和抗剪能力，而且考虑了钢桩控制底板岩体变形的力学机理，使得控制沿空留巷底鼓的效果更好。其施工方法简单、操作方便；材料为废旧钢轨，成本低。

技术领域

本发明涉及一种控制矿山巷道底鼓的方法，尤其是一种适用于沿空留巷底鼓的控制方法。

背景技术

在采矿业绿色开采、科学开采的发展方向下，沿空留巷技术在国内外许多矿井得到广泛的应用，不断体现出该技术在成巷速度、煤炭采出率和瓦斯治理等方面的优越性。但是，工程现场表明，沿空留巷技术还不完善，在应用中仍存在着诸多难题，其中底鼓问题尤为严重，有的巷道最大底鼓量近1000mm，最大底鼓速度达95mm/d。卧底后，底鼓仍继续发展。在深井开采中，沿空留巷底鼓问题更加突出，最大底鼓量可占到巷道高度的50％，导致巷道必须进行二次翻修，失去了沿空留巷的实际意义，这严重制约着沿空留巷技术的发展和应用。

传统的巷道底鼓控制技术为加固法和卸压法，加固法是控制矿井巷道底鼓最常用的一种方法，主要有底板注浆、底板锚杆、封闭式支架、混凝土反底拱等，其控制机理为提高加固区内底板岩层的抗变形能力。卸压法主要有底板切缝、两帮切缝、钻孔、松动爆破、卸压煤柱等，其控制机理是使底板岩层处于应力降低区。这些方法对处于较差应力环境下的沿空留巷底板，虽然可以起到一定的控制作用，但其控制能力有限，并且施工程序复杂，成本高，在沿空留巷工程现场一般不使用。而工程现场常用的卧底方法，既不经济又不能从根本上解决沿空留巷底鼓控制难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种施工方法简单、成本低、效果好的控制沿空留巷底鼓的钢桩方法。

技术方案：一种用于控制沿空留巷底鼓的钢桩方法，步骤如下：

(1)对正在实施沿空留巷技术的巷道，清理距正在回采采煤工作面后方15～25m处施工现场的障碍物；

(2)在沿空留巷底板上，分别距两底角200～300mm处，确定两个平行桩位，钻机放置在将要打钻的桩位点；

(3)启动钻机，打好直径为90～100mm，长度为1500～3500mm，纵向夹角α为10°～20°的两个钻孔；

(4)把两根型号为11kg/m、15kg/m或18kg/m、长度为1800～3800mm的废旧钢轨，分别安装在两个钻孔内作为底板钢桩，安装时钢轨轨底面平行于巷道轴向，轨底面的外法线指向巷道外侧，外露长度为300mm；

(5)用粒径为2～10mm的浮矸充实钢桩和钻孔壁之间的空隙；

(6)用优质木料的木楔楔紧钢桩外露部分与两帮之间的空隙；

(7)随采煤工作面推进，重复上述步骤，按照800～2000mm的排距向前逐排施工，直至完成整条沿空留巷的施工。

有益效果：

(1)底板钢桩较强的抗弯能力可有效抵抗沿空留巷底板岩体的变形；底板钢桩较强的抗剪能力可阻止沿空留巷底板塑性区岩体的滑动；底板钢桩间岩体存在起拱效应，可充分调动桩间及邻近岩体的承载能力，达到共同抵抗沿空留巷底板变形的作用；底板钢桩起到类似帷幕作用，减小应力场对沿空留巷底板岩体的作用效应。通过以作用，该发明可很好控制沿空留巷底鼓；

(2)底板钢桩为废旧钢轨，成本低；

(3)该发明施工简单、操作方便，只需要在沿空留巷底板上安设两排钢桩，比普通底板锚杆或锚索的支护工艺还简单，不需要专门的人员和设备。