[發明專利]一種大變形回采巷道除錨擴巷替棚圍巖控制方法

有效

• 申請號: 201711039994.8
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107859525B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 辛亞軍;呂鑫;姬紅英;郝海春;安定超
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種大變形回采巷道除錨擴巷替棚圍巖控制方法，主要包括：設計大變形回采巷道擴巷為挑頂板擴巷，斷面形狀為直墻拱形；按照大變形回采巷道修復地段設計要求，采用退錨機具解除回采巷道圍巖第一排、第二排錨索與錨桿；在解除第一排、第二排錨索與錨桿區域，采用風鎬對巷道圍巖進行人工刷煤幫與挑頂板擴巷；擴巷斷面形成后及時進行U型鋼棚架設，U型鋼棚與替棚巷道壁面間采用背板背實；運用退錨機具進行第三排錨索與錨桿的解除，在第三排退錨區域進行擴巷與架設U型鋼棚，U型鋼棚位于第二排與第三排錨桿中間；進行第四排、第五排、第六排錨索與錨桿區域的退錨擴巷替棚，至大變形回采巷道除錨擴巷替棚結束。

技術領域

本發明涉及一種大變形巷道圍巖控制方法，主要通過錨桿主動支護與型鋼二次被動支護協同配合，實現大變形回采巷道除錨擴巷替棚后圍巖穩定，屬于煤礦深部大變形回采巷道圍巖穩定性控制領域。

背景技術

煤礦井下巷道開挖后，巷道周邊原巖應力遭到破壞而使得圍巖應力重新分布，在應力重新平衡過程中，引起巷道周圍煤巖體產生移動、變形至破壞。當圍巖變形超過巷道允許變形量時，巷道不能正常使用而影響井下正常工作，這時的巷道一般稱為大變形巷道。隨著開采水平的不斷延伸，巷道圍巖條件愈趨復雜，大變形巷道開始走進人們視野。由于深部礦井開采面臨“三高一擾動”的復雜力學環境影響，使得深部巷道圍巖體表現出強流變特性，造成巷道圍巖穩定性明顯降低。深井巷道在遭受外部擾動(包括臨近煤層的開采、頂板巖層斷裂、沖擊地壓等造成的沖擊震動)后，巷道圍巖變形量急劇增加，極易產生巷道圍巖失穩，嚴重影響巷道的正常使用。

由于深部巷道處于高應力環境中，一次錨桿(索)主動支護利于圍巖應力釋放，但錨桿(索)支護強度低難以促進巷道圍巖穩定，一次型鋼被動支護雖然支護強度大，但圍巖應力難以釋放或釋放極小，也難以促進巷道圍巖穩定。因此，一次錨桿(索)主動支護后擴巷二次型鋼被動支護將釋放圍巖應力，提高圍巖支護強度，利于大變形巷道圍巖穩定。目前，對于大變形回采巷道圍巖控制的方法主要是錨桿-型鋼耦合支護，但其錨桿失效后一般不進行回收，造成了支護成本的增加，同時，擴巷與替棚不規范、不合理造成大變形回采巷道控制難度加大。本發明依據大變形巷道一次錨桿(索)支護利于巷道圍巖應力釋放、二次型鋼強化支護促進巷道圍巖穩定的思想，提出一種大變形回采巷道除錨擴巷替棚圍巖控制方法，通過錨固圍巖支護錨桿(索)解除、擴巷成形與替棚強力支護技術，實現了大變形巷道除錨擴巷替棚技術的工序流程規范化與支護成本低廉化，促進了大變形回采巷道除錨擴巷替棚后回采巷道的圍巖穩定。

發明內容

本發明基于大變形回采巷道錨桿解除、擴巷成形與替棚強化難以形成配套規范流程、無法充分發揮支護強度及單一工藝施工成本高的不足，提出一種大變形回采巷道除錨擴巷替棚圍巖控制方法，旨在解決一種大變形回采巷道擴巷后不易發揮有效支護承載體的難題。依據煤巖體冒落自適應理論，對大變形回采巷道進行除錨擴巷替棚，以實現大變形回采巷道圍巖穩定。

為解決上述問題，本發明提供了一種大變形回采巷道除錨擴巷替棚圍巖控制方法，其采取的技術方案是：設計大變形回采巷道擴巷為挑頂板擴巷，斷面形狀為直墻拱形；按照大變形回采巷道修復地段設計要求，采用退錨機具解除回采巷道圍巖第一排、第二排錨索與錨桿；在解除第一排、第二排錨索與錨桿區域，采用風鎬對巷道圍巖進行人工刷煤幫與挑頂板擴巷，擴巷斷面與型鋼棚架設斷面一致；擴巷斷面形成后及時進行U型鋼棚架設，U型鋼棚位于擴巷斷面軸向中心，U型鋼棚與擴巷壁面間采用背板背實；運用退錨機具進行第三排錨索與錨桿的解除，在第三排退錨區域進行擴巷與架設U型鋼棚，U型鋼棚位于回采巷道軸向第二排與第三排錨桿中間；進行第四排、第五排、第六排錨索與錨桿區域的退錨擴巷替棚，至完成大變形回采巷道除錨擴巷替棚工作。

該技術主要包括以下步驟：

步驟一，勘查大變形回采巷道圍巖破碎及錨桿、錨索的拉伸斷裂情況，設計大變形回采巷道擴巷方式為挑頂板擴巷，替棚巷道斷面形狀為直墻拱形，替棚巷道斷面尺寸滿足正常使用要求；