煤层加固结构及煤层加固方法与流程

1.本发明涉及采矿工程技术领域，尤其涉及一种煤层加固结构及煤层加固方法。


背景技术：

2.近距上下煤层间岩层厚度大小变化不一，而极近距煤层中所占比例也较为普遍。上煤层开采后，位于采空区下方的下煤层回采巷道顶板厚度不大，受上部煤层采动破坏裂隙相当发育的破碎岩层，现有技术只能采用锚杆与短锚索组合、中空注浆锚杆或注浆锚索、架设密集金属支架等加固方法。对于厚度较小的顶板，现有的加固方法已不再适用或具有很大局限性。这有两方面的原因：
3.第一，由于上部煤层开采产生强烈采动应力，导致下部煤层薄层顶板受到严重损伤，如采用树脂锚杆或短锚索加固顶板，由于顶板破碎锚杆锚索锚固力得不到保障，因此会严重削弱锚杆锚索有效控制顶板效果和稳定性，下部煤层开采二次扰动极易发生顶板漏顶，甚至冒顶等安全风险。第二，由于上部煤层采动破坏加剧下部煤层巷道顶板节理裂隙发育程度，钻进安装锚杆锚索的钻孔极易发生塌陷或者堵孔问题，极可能导致锚杆锚索无法正常安装，因而也无法进行正常注浆加固顶板。而采用被动架设金属支架支护顶板，因为毫无改善破碎顶板力学属性，顶板的稳定性难以保证，即使架设密集抬棚亦存在薄层顶板漏顶甚至顶板冒落的安全风险。
4.因此，有必要针对上述问题进行改进，以改变现状。


技术实现要素：

5.本发明提供一种煤层加固结构及煤层加固方法，用于解决传统煤层巷道在使用过程容易发生顶板冒落情况，极近距煤层开采安全性较差的问题。
6.本发明提出一种煤层加固结构，包括：
7.下煤层顶板，内部形成有裂隙；以及
8.加固组件，包括钻锚和加固件，所述钻锚钻入所述下煤层顶板内，并连通于所述裂隙，所述钻锚用于向所述裂隙内加注加固液；所述加固件抵接于所述下煤层顶板的外壁，并通过所述钻锚固定在所述下煤层顶板上。
9.根据本发明的一个实施例，所述煤层加固结构还包括下煤层，所述下煤层抵接于所述下煤层顶板的下侧，并与所述下煤层顶板围合形成煤层回采巷道；所述加固件的外壁抵接于所述下煤层。
10.根据本发明的一个实施例，所述下煤层的数量为多个，且所述多个所述下煤层间隔设置，所述加固件的外壁分别抵接于相邻的两个所述下煤层。
11.根据本发明的一个实施例，所述加固组件还包括固定件，所述固定件可拆卸连接于所述钻锚，且所述固定件抵接于所述加固件远离所述下煤层顶板的一侧。
12.根据本发明的一个实施例，所述钻锚垂直于所述下煤层顶板的下表面。
13.根据本发明的一个实施例，所述下煤层顶板的厚度为2
‑
3m。
14.根据本发明的一个实施例，所述钻锚的数量为多个，且多个所述钻锚均穿设于所述加固件，并连接于所述下煤层顶板。
15.本发明还提供了一种煤层加固方法，所述方法包括：
16.将钻锚与加固件连接；
17.将所述钻锚钻入下煤层顶板内，并使所述加固件抵接于所述下煤层顶板；
18.通过所述钻锚向所述下煤层顶板的裂隙中注入加固液。
19.根据本发明的一个实施例，所述钻锚的数量为多个，且多个所述钻锚在所述下煤层顶板上均匀排布。
20.根据本发明的一个实施例，所述下煤层顶板的厚度为2
‑
3m。
21.实施本发明实施例，具有如下有益效果：
22.在煤层加固结构中，通过设置钻锚和加固件的配合，加固件可以通过钻锚固定在下煤层顶板上，并对下煤层顶板进行支撑加固，钻锚可以向下煤层顶板中的裂隙注入加固液；由此不仅可以保证下煤层顶板的完整性，以提高下煤层顶板的自身承载能力，并通过加固件的配合可以加强下煤层顶板的抗变形能力，下煤层顶板的承载能力得以保证。
23.使用本实施例的煤层加固方法，在保证下煤层顶板完整性的情况下，不仅可以提高下煤层顶板自身的承载能力，还可以通过加固件加强下煤层顶板的抗变形能力，进而强化和重塑下煤层顶板的承载能力。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.其中：
26.图1是本发明的实施例中煤层加固结构的结构示意图；
27.图2是本发明的实施例中煤层加固方法的流程示意图；
28.附图标记：
29.10、煤层加固结构；
30.100、下煤层顶板；110、裂隙；
31.200、加固组件；210、钻锚；220、加固件；221、安装孔；230、加固液；240、固定件；
32.300、下煤层；
33.400、煤层回采巷道。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、
“
下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
37.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
39.参阅图1所示，本发明实施例提供了一种煤层加固结构10，其包括下煤层顶板100和加固组件200，具体地，下煤层顶板100内部形成有裂隙110；加固组件200包括钻锚210和加固件220，钻锚210钻入下煤层顶板100内，并连通于裂隙110，钻锚210用于向裂隙110内加注加固液230；加固件220抵接于下煤层顶板100的外壁，并通过钻锚210固定在下煤层顶板100上。
40.在煤层加固结构10中，通过设置钻锚210和加固件220的配合，加固件220可以通过钻锚210固定在下煤层顶板100上，并对下煤层顶板100进行支撑加固，钻锚210可以向下煤层顶板100中的裂隙110注入加固液230；由此不仅可以保证下煤层顶板100的完整性，以提高下煤层顶板100的自身承载能力，还可以通过加固件220的配合可以加强下煤层顶板100的抗变形能力，下煤层顶板100的承载能力得以保证。
41.具体地，煤层加固结构10还包括下煤层300，下煤层300抵接于下煤层顶板100的下侧，并与下煤层顶板100围合形成煤层回采巷道400；加固件220的外壁抵接于下煤层300。
42.如图1所示的位置，当加固件220与下煤层顶板100连接之后，加固件220的顶面与下煤层顶板100的底面接触，并通过钻锚210贴紧下煤层顶板100，加固件220的侧壁抵接于下煤层300，由此设置，加固件220不仅可以对下煤层顶板100进行加固，以提高下煤层顶板100的强度，通过抵接于下煤层300，下煤层300也可以对加固件220进行支撑，从而提高下煤层顶板100和下煤层300整体结构的强度，进而提高煤层回采巷道400的强度。
43.进一步地，下煤层300的数量为多个，且多个下煤层300间隔设置，加固件220的外壁分别抵接于相邻的两个下煤层300。
44.参阅图1所示煤层加固结构10的其中一个组成单元，该组成单元具有两个下煤层300，两个下煤层300间隔设置，并分别支撑于下煤层顶板100的两个位置，加固件220的相对两端分别抵接于两个下煤层300，由此即可使煤层回采巷道400的顶部形成稳定的支撑结构，以提高煤层加固结构10的强度。
45.在一实施例中，加固组件200还包括固定件240，固定件240可拆卸连接于钻锚210，且固定件240抵接于加固件220远离下煤层顶板100的一侧。
46.在本实施例中，加固件220贯穿开设有安装孔221，组装本实施例的加固组件200时，首先将固定件240套设于钻锚210上，之后再将加固件220通过安装孔221套设于钻锚210上，固定件240此时抵接于加固件220的一侧，将钻锚210自远离固定件240的一端钻入下煤层顶板100内，当钻锚210固定在下煤层顶板100上之后，加固件220的一侧表面抵接于下煤层顶板100，加固件220的另一侧表面抵接于固定件240，由于固定件240固定在钻锚210上，由此便可以将加固件220固定于下煤层顶板100上，以对下煤层顶板100进行加固支撑；通过设置固定件240对加固件220进行支撑，固定件240可以传导钻锚210向加固件220施加压力的受力面积，从而提高加固件220的固定稳定性。
47.参阅图1所示，在本实施例中，钻锚210垂直于下煤层顶板100的下表面。
48.在本实施例中，安装孔221的中心轴线垂直于加固件220的上表面，当钻锚210穿过安装孔221之后，钻锚210的中心轴线便垂直于加固件220的上表面，由此当加固件220贴附于下煤层顶板100的下表面时，便可以保证加固件220与下煤层顶板100之间的重合度，以保证加固组件200的连接稳定性，结构简单，使用效果好。
49.具体在一实施例中，下煤层顶板100的厚度为2
‑
3m。
50.参阅图1所示的摆放状态，需要说明的是，下煤层顶板100在竖直方向上的厚度为2
‑
3m；需要说明的是，近距离煤层群开采是煤炭资源开采的重要组成部分，针对特近距尤其以层间距2
‑
3m、采用逐层法开采的近距煤层阻碍其安全高效开采的主要技术瓶颈为巷道薄层顶板的安全稳定控制，故本发明实施例提出的方案可应用于层间厚度为2
‑
3m的极近距煤层的开采作业，以实现解决层间厚度为2
‑
3m的极近距煤层开采下煤层回采巷道顶板稳定性问题，保障2
‑
3m层间距极近距煤层的安全高效开采。
51.进一步地，钻锚210的数量为多个，且多个钻锚210均穿设于加固件220，并连接于下煤层顶板100。
52.可以理解的是，通过设置多个钻锚210与下煤层顶板100连接，不仅可以提高加固件220的固定牢固程度，进而提高煤层加固结构10的整体强度，还可以通过设置的多个钻锚210对下煤层顶板100中的多个裂隙110注入加固液230，以提高下煤层顶板100的整体强度，使用效果好。
53.参阅图2所示，本发明还提供了一种煤层加固方法，其包括：
54.步骤s100、将钻锚210与加固件220连接。
55.具体地，可以通过在加固件220上开设有安装孔221，并将钻锚210穿设于该安装孔221内，在一些实施例中，也可以将钻锚210直接钻入加固件220内，以提高连接牢固程度。
56.步骤s200、将钻锚210钻入下煤层顶板100内，并使加固件220抵接于下煤层顶板
100。
57.由此设置，可以通过钻锚210将加固件220固定在下煤层顶板100上，并使加固件220贴附于下煤层顶板100的表面，从而使加固件220对下煤层顶板100进行支撑加固。
58.s300、通过钻锚210向下煤层顶板100的裂隙110中注入加固液230。
59.通过钻锚210对裂隙110内注入加固液230，一方面可以对裂隙110进行填充，以对下煤层顶板100进行加固，还可以将钻锚210固定在下煤层顶板100内。
60.使用本实施例的煤层加固方法，在保证下煤层顶板100完整性的情况下，不仅可以提高下煤层顶板100自身的承载能力，还可以通过加固件220加强下煤层顶板100的抗变形能力，进而强化和重塑下煤层顶板100的承载能力。
61.进一步地，钻锚210的数量为多个，且多个钻锚210在下煤层顶板100上均匀排布。
62.需要说明的是，多个钻锚210可以在加固件220与下煤层顶板100贴附之后依次钻入下煤层顶板100内，也可以首先将多个钻锚210与加固件220连接之后，再将多个钻锚210一同钻入下煤层顶板100内，在此不做唯一限定。可以理解的是，通过设置多个钻锚210与下煤层顶板100连接，不仅可以提高加固件220的固定牢固程度，进而提高煤层加固结构10的整体强度，还可以通过设置的多个钻锚210对下煤层顶板100中的多个裂隙110注入加固液230，以提高下煤层顶板100的整体强度，使用效果好。
63.具体地，下煤层顶板100的厚度为2
‑
3m。
64.参阅图1所示的摆放状态，需要说明的是，下煤层顶板100在竖直方向上的厚度为2
‑
3m；需要说明的是，近距离煤层群开采是煤炭资源开采的重要组成部分，针对特近距尤其以层间距2
‑
3m、采用逐层法开采的近距煤层阻碍其安全高效开采的主要技术瓶颈为巷道薄层顶板的安全稳定控制，故本发明实施例提出的方案可应用于层间厚度为2
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3m的极近距煤层的开采作业，以实现解决层间厚度为2
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3m的极近距煤层开采下煤层回采巷道顶板稳定性问题，保障2
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3m层间距极近距煤层的安全高效开采。
65.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。