[發(fā)明專利]一種回采巷道圍巖分區(qū)錨固及強(qiáng)力控頂支護(hù)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711245316.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN107701212A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛亞軍;呂鑫;姬紅英;郝海春;李艷飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D20/00
• 分類號(hào): E21D20/00;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/18;E21D15/02
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種回采巷道圍巖錨固技術(shù)，是一種通過錨網(wǎng)初次支護(hù)承載、卸壓協(xié)同配合頂板二次強(qiáng)力控制的巷道圍巖控制技術(shù)，屬于巖土工程錨固支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及到地下采礦工程煤層回采巷道圍巖錨固技術(shù)。

背景技術(shù)

礦井巷道是地下通往采場(chǎng)的唯一通道，保持穩(wěn)定的巷道圍巖狀況對(duì)于井工礦井實(shí)現(xiàn)安全、高效回采至關(guān)重要，其中回采巷道是形成井下開采作業(yè)面的重中之重，作為一個(gè)采區(qū)工作面服務(wù)的巷道，在礦井生產(chǎn)系統(tǒng)中扮演著極為重要的樞紐性角色，是與礦工生命安全息息相關(guān)的一類巷道，對(duì)其安全性能要求較高。由于回采巷道受工作面采動(dòng)與掘進(jìn)影響較大，礦壓顯現(xiàn)相對(duì)較為劇烈，并且其服務(wù)年限短、開掘里程長、開掘次數(shù)頻繁，因此回采巷道的支護(hù)一直是嚼而不爛的問題。

礦井開掘的回采巷道并不同于一般的結(jié)構(gòu)工程，巷道圍巖能否保持穩(wěn)定的狀態(tài)是由圍巖自身的強(qiáng)度、圍巖內(nèi)的應(yīng)力和支護(hù)狀況這三個(gè)因素共同決定的，因此，對(duì)巷道圍巖的控制也得從這三個(gè)方面入手，即選擇合適手段降低巷道圍巖的應(yīng)力、適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式來加強(qiáng)圍巖特性。回采巷道從開掘到報(bào)廢的整個(gè)服務(wù)期間要經(jīng)歷掘進(jìn)、回采等一系列復(fù)雜的影響過程，巷道圍巖要發(fā)生“彈塑性-破裂-破碎-松動(dòng)”的形變過程，甚至巷道表面圍巖在掘進(jìn)的過程中已經(jīng)處于了破碎的不穩(wěn)定狀態(tài)。因此需要正確地認(rèn)識(shí)到巷道圍巖頂板、兩幫的不同條件，分區(qū)進(jìn)行治理以達(dá)到有效控制巷道圍巖的變形與破壞且不浪費(fèi)。

目前，礦山煤層回采巷道圍巖錨固支護(hù)主要采用巷道圍巖錨桿-錨索基本支護(hù)、錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)、錨桿-錨索主動(dòng)支護(hù)與型鋼被動(dòng)支護(hù)耦合等多種方法。而在深部開采條件下，錨桿-錨索基本支護(hù)難以滿足巷道圍巖的穩(wěn)定，而錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)、錨桿-錨索主動(dòng)支護(hù)與型鋼被動(dòng)支護(hù)耦合等又較少考慮不同區(qū)域的弱化與強(qiáng)化協(xié)同，造成支護(hù)材料的浪費(fèi)與施工工序復(fù)雜化。本發(fā)明基于深部回采巷道圍巖錨網(wǎng)主動(dòng)支護(hù)承載、應(yīng)力釋放與二次頂板支護(hù)強(qiáng)化承載協(xié)同的圍巖穩(wěn)定思想，通過對(duì)回采巷道進(jìn)行分區(qū)，實(shí)現(xiàn)了深部回采巷道不同區(qū)域的弱化與強(qiáng)化支護(hù)的協(xié)同，降低了支護(hù)成本，促進(jìn)了圍巖穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有深部回采巷道采用錨桿-錨索基本支護(hù)難以實(shí)現(xiàn)圍巖穩(wěn)定與二次支護(hù)成本過高的弊端，提出了一種基于錨網(wǎng)主動(dòng)支護(hù)承載、應(yīng)力釋放與二次頂板支護(hù)強(qiáng)化承載協(xié)同的回采巷道圍巖控制方法，旨在通過錨桿支護(hù)的應(yīng)力釋放與二次頂板強(qiáng)化承載的協(xié)同，消弱兩幫煤體承載，控制頂板下沉，降低支護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)巷道圍巖穩(wěn)定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種回采巷道圍巖分區(qū)錨固及強(qiáng)力控頂支護(hù)方法，其采取的技術(shù)方案是：設(shè)計(jì)預(yù)留斷面回采巷道斷面形狀與尺寸，將回采巷道支護(hù)劃分為兩幫支護(hù)區(qū)和頂板支護(hù)區(qū)；對(duì)兩幫支護(hù)區(qū)進(jìn)行短錨桿與底角錨桿支護(hù)，頂板支護(hù)區(qū)進(jìn)行長錨桿支護(hù)、中心錨索與斜拉錨索支護(hù)，中心錨索與斜拉錨索穿越U型鋼梁出露孔形成桁架錨索結(jié)構(gòu)；采用薄皮鋼筒灌注混凝土制作包表混凝土立柱，在頂板端部錨索U型鋼梁下布置兩節(jié)垂直連接包表混凝土立柱，包表混凝土立柱與U型鋼梁間采用墊塊充填；對(duì)頂板支護(hù)區(qū)進(jìn)行混凝土初噴與復(fù)噴，完成回采巷道頂板支護(hù)區(qū)的強(qiáng)化控制；定期清理兩幫凸出煤體與補(bǔ)打錨桿，對(duì)頂板下沉量與混凝土立柱受力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完善支護(hù)參數(shù)。

該技術(shù)主要包括以下步驟：

步驟一，回采巷道設(shè)計(jì)與圍巖分區(qū)：設(shè)計(jì)預(yù)留斷面回采巷道斷面形狀與尺寸，沿煤層頂板掘進(jìn)回采巷道，將回采巷道支護(hù)劃分為兩幫支護(hù)區(qū)和頂板支護(hù)區(qū)；

步驟二，錨桿與錨索梁的分區(qū)支護(hù)：對(duì)掘出回采巷道兩幫支護(hù)區(qū)進(jìn)行普通短錨桿與底角錨桿支護(hù)，掛金屬網(wǎng)護(hù)表，回采巷道頂板支護(hù)區(qū)進(jìn)行長錨桿、中心錨索與斜拉錨索支護(hù)，壁面掛金屬網(wǎng)護(hù)表，中心錨索與斜拉錨索分別穿越U型鋼梁中心與兩端出露孔通過中心卡箍與斜拉卡箍連接形成桁架錨索結(jié)構(gòu)；

步驟三，承載包表混凝土立柱制作：采用薄皮鋼筒灌注混凝土制作包表混凝土立柱，用壓平機(jī)具將灌注混凝土薄皮鋼筒的柱面與柱底做平，并灑水養(yǎng)護(hù)至強(qiáng)度恢復(fù)；

步驟四，立柱與桁架錨索協(xié)同承載：監(jiān)測(cè)圍巖變形量達(dá)到預(yù)留設(shè)計(jì)下沉量時(shí)，在頂板支護(hù)區(qū)端部錨索U型鋼梁下布置兩節(jié)垂直連接的包表混凝土立柱，包表混凝土立柱與U型鋼梁間采用墊塊充填，實(shí)現(xiàn)混凝土立柱與桁架錨索協(xié)同承載；

步驟五，頂板初噴與復(fù)噴重點(diǎn)強(qiáng)化：對(duì)頂板支護(hù)區(qū)進(jìn)行混凝土噴射封閉圍巖形成初噴層，初次噴射混凝土厚度以封閉金屬網(wǎng)為止，間隔一段時(shí)間后，二次噴射混凝土封閉U型鋼梁形成復(fù)噴層，完成回采巷道頂板支護(hù)區(qū)強(qiáng)化控制；