[發明專利]深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構及施工方法

有效

• 申請號: 201710057785.X
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106894833B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 樊克恭;向喜偉;呂衛新;靳春強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D20/02
• 分類號: E21D20/02;E21D11/14;E21D11/15
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 陳海濱

技術領域

本發明涉及煤礦深部開采沿空掘巷巷道支護技術領域，特別是涉及一種深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構及施工方法。

背景技術

隨著煤炭開采技術的發展以及對煤炭資源采出率的重視，現在大部分礦井回采巷道的布置多采用沿相鄰工作面采空區邊緣留設窄煤柱的沿空掘巷，巷道一側是沿空幫窄煤柱，一側是實體煤，圍巖結構具有非對稱特征。隨著開采強度提高，常常面臨相鄰工作面開采結束后上覆巖層活動尚未終止，就需要留設窄煤柱沿空掘進本工作面順槽的問題，這類沿空掘巷掘進期間要受相鄰工作面上覆巖層側向運動的影響，巷道圍巖變形破壞嚴重，且隨著開采深度增加，窄煤柱應力集中加劇，沿空掘巷巷道兩幫變形破壞的非均衡現象凸顯。現有沿空掘巷的支護方式多數仍采用等強均稱支護，不能適應沿空掘巷圍巖結構的非對稱特征及動壓影響下的窄煤柱受力特點，巷道圍巖變形破壞嚴重。

發明內容

本發明的目的在于提供一種深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構，解決現有沿空掘巷巷道圍巖變形的控制問題。

本發明提供一種深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構，包括巷道頂板支護結構和巷道兩幫非均稱支護結構；巷道頂板支護結構包括鋼筋網、W鋼帶、高強預應力錨桿、由錨索和鋼梁組成的錨索鋼梁組合體，鋼筋網緊貼巷道頂板，W鋼帶布置于鋼筋網的外側，多根高強預應力錨桿垂直穿過W鋼帶、鋼筋網，高強預應力錨桿的錨固端連接于巷道頂板中，鋼梁的兩端開設有錨索孔，錨索穿過錨索孔、鋼筋網，錨索的錨固端連接于巷道頂板上部相對較穩定巖層中并且錨索的錨固端向巷道實體煤幫側偏向；巷道兩幫非均稱支護結構能夠實現有控讓壓，巷道兩幫非均稱支護結構包括沿空幫支護結構和實體煤幫支護結構；沿空幫支護結構包括鋼筋網、W鋼帶、高強預應力讓壓錨桿、由錨索和鋼梁組成的注漿錨索鋼梁組合體，鋼筋網緊貼巷道沿空幫，W鋼帶布置于鋼筋網的外側，多根高強預應力讓壓錨桿垂直穿過W鋼帶、鋼筋網，高強預應力讓壓錨桿的錨固端連接于巷道沿空幫中，鋼梁的兩端開設有錨索孔，注漿錨索穿過錨索孔、鋼筋網，注漿錨索的錨固端連接于巷道沿空幫中；實體煤幫支護結構包括鋼筋網、鋼筋梁與鋼帶托盤組件、高強預應力讓壓錨桿、由錨索和鋼梁組成的錨索鋼梁組合體，鋼筋網緊貼巷道實體煤幫，鋼筋梁與鋼帶托盤組件布置于鋼筋網的外側，多根高強預應力讓壓錨桿垂直穿過鋼筋梁與鋼帶托盤組件、鋼筋網，高強預應力讓壓錨桿的錨固端連接于巷道實體煤幫中，鋼梁的兩端開設有錨索孔，錨索穿過錨索孔、鋼筋網，錨索的錨固端連接于巷道實體煤幫中。

進一步的，還包括幫角錨桿，幫角錨桿的錨固端布置于巷道頂板和巷道底板中。

進一步的，巷道頂板支護結構中，多根高強預應力錨桿形成一排高強預應力錨桿，每隔一排高強預應力錨桿布置一根錨索。

進一步的，錨索交替靠近巷道的中部及巷道沿空幫側，錨索鋼梁組合體沿巷道延伸的方向布置。

進一步的，沿空幫支護結構中，多根高強預應力讓壓錨桿形成一排高強預應力讓壓錨桿，每隔兩排高強預應力讓壓錨桿布置注漿錨索鋼梁組合體；實體煤幫支護結構中，多根高強預應力讓壓錨桿形成一排高強預應力讓壓錨桿，每隔兩排高強預應力讓壓錨桿布置錨索鋼梁組合體。

進一步的，沿空幫支護結構中，注漿錨索鋼梁組合體豎向布置于巷道沿空幫的中上部；實體煤幫支護結構中，錨索鋼梁組合體豎向布置于巷道實體煤幫的上部。

進一步的，沿空幫支護結構中，注漿錨索的長度為煤柱寬度的3/5。

進一步的，實體煤幫支護結構中，錨索錨固端要位于相鄰工作面側向支承壓力峰值附近。

進一步的，巷道頂板支護結構和實體煤幫支護結構中，錨索為鳥巢錨索。

本發明還提供一種深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構施工方法，通過以下步驟實現上述的深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構：

步驟一、巷道頂板上施工錨桿孔，布置鋼筋網、W鋼帶，安裝高強預應力錨桿；

步驟二、巷道沿空幫上施工錨桿孔，布置鋼筋網、W鋼帶，安裝高強預應力讓壓錨桿；

步驟三、巷道實體煤幫上施工錨桿孔，布置鋼筋網、鋼筋梁與鋼帶托盤組件，安裝高強預應力讓壓錨桿；

步驟四、巷道頂板上施工錨索孔并安裝鋼梁和錨索，巷道沿空幫上施工錨索孔并安裝鋼梁和注漿錨索，巷道實體煤幫上施工錨索孔并安裝鋼梁和錨索，對注漿錨索進行注漿加固。與現有技術相比，本發明的深部不穩定覆巖下沿空掘巷非均稱支護結構及施工方法具有以下特點和優點：