[发明专利]一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构与建造方法

说明书

本发明涉及一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构与建造方法，属于沿空留巷无煤柱开采技术领域，解决了现有的大倾角煤层巷旁支护不足，影响巷道的正常使用的问题。本发明的大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构，包括刚性挡矸结构和柔性挡矸结构，刚性挡矸结构包括挡矸梁、工型托盘和锚杆，柔性挡矸结构包括挡矸钢丝绳，挡矸梁和工型托盘通过锁梁钢丝绳和挡矸钢丝绳进行锁定，以实现挡矸梁和锚杆、挡矸钢丝绳的协同挡矸作用。本发明的挡矸支护结构通过刚性挡矸结构和柔性挡矸结构的协同作用，能够充分阻挡采空区矸石的窜入，有效地阻抗垮落矸体自然垮落成帮后的变形和倾倒，显著提升大倾角煤层沿空留巷效果。

技术领域

本发明涉及沿空留巷无煤柱开采技术领域，尤其涉及一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构与建造方法。

背景技术

我国多数矿井回采工作面采取留设煤柱的方式进行维护，因留煤柱导致全矿煤炭资源总量损失约40％。沿空留巷作为一种无煤柱护巷方式，是煤矿开采技术的一项重大技术变革，在合理开发煤炭资源、提高煤炭资源采出率、延长矿井服务年限、减少巷道掘进量、缓解采掘接替矛盾、取消孤岛工作面等方面有着显著的优势。沿空留巷技术取消了护巷煤柱，解决了回采工作面推进过程中因煤柱应力集中造成的冲击地压、瓦斯涌出与积聚等问题，在控制煤矿重大事故灾害方面独具优越性。沿空留巷是煤炭绿色、安全、高效的开采技术之一。

沿空留巷巷旁支护的发展，主要经历了矸石墙、密集支柱、砌块、高水材料到高强混凝土材料的发展过程，然而，随着工作面的开采扰动、顶板来压等影响，在留巷的服务期限内经常出现巷旁支护受损，甚至崩溃的问题，给后期的维护带来巨大的压力，影响矿井的正常生产。

对于大倾角煤层，尤其倾角超过30°的煤层，采空区顶板垮落时，一方面会有大量矸石窜入巷内空间，影响到巷道的正常使用，所以需要建造巷旁挡矸结构；另一方面，在完成巷旁挡矸控制后，采空区一定范围内的垮落矸体会对采空侧挡矸支护结构形成时间较长的侧向压力，所以需要建造防止倾斜或倾倒的挡矸结构；第三方面，由于倾角较大，当煤层厚度超过2.5m时，采空侧(巷道高帮)比较高，采用普通的钢梁、单体柱等难以进行有力支撑和挡矸，需要建造与采空侧较大高度相适应的挡矸结构。因此，发明一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构与建造方法迫在眉睫，对提升大倾角煤层沿空留巷效果和安全生产具有重大意义和价值。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构与建造方法，以解决现有的大倾角煤层巷旁支护不足，影响巷道的正常使用的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种大倾角煤层沿空留巷采空侧挡矸支护结构，包括刚性挡矸结构和柔性挡矸结构，刚性挡矸结构包括挡矸梁、工型托盘和锚杆，柔性挡矸结构包括挡矸钢丝绳，挡矸梁和工型托盘通过锁梁钢丝绳和挡矸钢丝绳进行锁定，以实现挡矸梁、锚杆和挡矸钢丝绳的协同挡矸作用。

进一步地，所述挡矸梁安装在所述工型托盘的外侧，所述挡矸梁设有上部牛鼻环、中部牛鼻环和下部牛鼻环。

进一步地，每个所述挡矸梁与一组工型托盘对应，一组工型托盘包括一个位于巷道的顶部的与顶板锚杆连接的第一工型托盘和一个位于巷道底部的与底角锚杆连接的第二工型托盘。

进一步地，所述锁梁钢丝绳穿过上部牛鼻环与第一工型托盘连接。

进一步地，所述锁梁钢丝绳穿过下部牛鼻环与第二工型托盘连接。

进一步地，所述挡矸钢丝绳连接相邻的三根挡矸梁，所述挡矸钢丝绳穿过相邻的三根所述挡矸梁中间的挡矸梁的中部牛鼻环，两端分别与中间的挡矸梁一侧的第一工型托盘和中间的挡矸梁另一侧的第二工型托盘连接。

进一步地，所述柔性挡矸结构还包括从内侧到外侧依次排列的钢筋网、密闭布和铁丝网。

进一步地，还包括切顶支护体，所述切顶支护体位于所述工型托盘的内侧。