[發明專利]一種巷道超靜定防沖四維支護裝置及其支護方法

有效

• 申請號: 201210070767.2
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102606181A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 馬占國;張帆;馬云靖
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D21/02
• 分類號: E21D21/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種巷道（硐室）支護加固裝置及其支護方法，尤其是一種煤礦井下高應力區巷道超靜定防沖四維支護裝置及其支護方法。

技術背景

隨著煤礦開采深度的增加，覆巖運動和礦山壓力都表現出了一些新特征。深部采場、巷道和硐室的圍巖呈現應力高、溫度高、地下水水壓高、擾動強度高、沖擊危險高、蠕變明顯、變形大等特點，造成巷道和硐室支護困難，返修頻繁，維護費用巨大等問題。

目前，高應力區域的巷道和硐室支護主要采用普通錨網索、桁架錨桿、錨注、U形鋼套棚等技術。這些采用補強等方法支護技術，比較適合淺部開采圍巖變形控制，但對具有應力高、溫度高、地下水水壓高、擾動強度高、沖擊危險高、蠕變明顯、變形大等特點的深部圍巖的變形控制，不能達到較好效果。

普通錨網索支護：主要提高巷道圍巖部分區域徑向的抗變形能力，不能對圍巖施加沿巷道軸向和切向的作用力，無法較好控制錨桿間、錨索間和錨桿與錨索間圍巖的變形；特別是當錨桿間圍巖出現大變形而垮落后，會造成錨桿支護失效，引發冒頂等災害。

專利號為200410041465.8公開的一種煤層巷道三維錨索網支護技術，

（1）有一個方向是一股鋼絞線，會使各方向受力不均勻；

（2）錨索尾部鋼絞線在錨索孔外沿水平面十字方向分開，張拉后，前、后鋼絞線對錨索的力組成平衡力系，對煤巖沿巷道軸向沒有擠壓作用；

（3）沿巷道頂板中軸線單排間隔設置固定頂板巖層的錨索，只適用于斷面較小的巷道；

（4）這種鋼絞線連接方式，容易造成偏心拉伸，使得部分鋼絞線由于載荷較大而破斷；

（5）錨索和錨桿處于同一排，受錨桿外露部分和鎖具的影響，無法緊接頂板，鋼絞線無法對頂板施加徑向力。

（6）由于護孔碗對錨索沒有鎖緊功能，當有鋼絞線斷股時就會減弱錨索對頂板變形的控制作用。

專利號為200410041386.7公開的一種控制煤巖頂幫變形的桁架支護技術，

（1）兩根錨索聯接控制整個幫或頂部煤巖，擠壓范圍大，作用有限，特別是對幫或頂部中間部分的煤巖幾乎起不到作用；

（2）鋼絞線絕大部分不能緊貼巷道表面，無法施加擠壓力；

（3）對煤巖無沿巷道軸向的作用力；

（4）聯接器承受偏載，容易損壞；

（5）錨索部分分力對圍巖變形控制有作用，大部分力用于互相平衡，效率不高。

公告號為CN2564755Y公開的一種三維錨索

（1）有一個方向是一股鋼絞線，會使各方向受力不均勻；

（2）錨孔以外的繩索一分為四，由雙向對拉鎖具鎖緊在兩個錨孔相對應拉緊的繩索鋼絲上。張拉后，前后鋼絲、左右鋼絲對錨索的力分別組成平衡力系，對煤巖沿巷道軸向和切向沒有擠壓作用；

（3）護孔碗為四瓣翼圓，當折彎鋼絲進行聯接、張拉和后期變形時，鋼絲容易滑入槽口，割裂圍巖；另外，由于護孔碗沒有鎖緊功能，當有鋼絲斷股時就會減弱繩索對頂板下沉的控制作用；

（4）繩索受護孔碗和鎖具的影響，鋼絲無法緊貼頂板，無法對頂板施加徑向力。

（5）沒有與其它繩索相聯的鋼絲，其固定難度很大；當固定不太好時，同樣會減弱繩索對頂板下沉的控制作用。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種巷道超靜定防沖四維支護裝置，該裝置適用于高應力區、強擾動、有沖擊傾向性的大斷面工程圍巖的變形控制及防護。本發明另外一個目的在于提供所述巷道超靜定防沖四維支護裝置的支護方法，該方法操作簡便可靠，便于施工。

技術方案：本發明的巷道超靜定防沖四維支護裝置，包括按照一定規律陣列分布的設置在巷頂、巷幫或底板的錨固錨索和設置在巷頂、巷幫或底板的錨桿，錨固錨索在錨索孔處設置有護孔碗鎖，所述的錨固錨索裸露在巷道內的錨索拆散為若干組鋼絞線，所述的鋼絞線向不同方向通過鎖具與相鄰的錨桿連接或者錨固錨索的鋼絞線連接，所述的鋼絞線與煤巖體表面之間設置有變形塊。

所述的錨固錨索的中心直鋼絞線設置有用于無損檢測儀的傳感器。

所述的鎖具包括鎖盤、錐形鎖卡、錐形彈簧和擋片，鎖盤上對稱開有錐形孔，錐形孔內放入錐形鎖卡，錐形鎖卡尾部頂有錐形彈簧，錐形彈簧尾部設置有擋片，錐形孔外側設置有用于調節錐形鎖卡錐度角的銷釘。通過調節銷釘深入錐形孔的尺寸改變錐形鎖卡與鋼絞線之間的摩擦阻力，錐形鎖卡的錐度角設定后能保證錐形鎖卡與鋼絞線之間的摩擦阻力恒定，能夠動態控制錨固錨索的鋼絞線內部張緊力。