[發明專利]一種高地應力巷道支護裝置與施工方法

有效

• 申請號: 201911411365.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111173549B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王仲倫;朱德福;霍昱名;張佳飛;宋選民;李昊城;蔚瑞;劉一揚;劉國方;曹健潔;王琦
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21D20/02
• 分類號: E21D20/02;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/14;E21D23/26
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明公開了一種可提供全方位直接主動支護且具有自動化讓壓以及可調節巷道表面位移的一種深部軟巖巷道支護裝置及方法，包括巷道圍巖表面控制系統、巷道支護應力以及位移控制系統以及巷道內部地平系統；所述巷道圍巖表面控制系統包括短錨索、錨固劑、托盤以及巷道圍巖表面混凝土層；所述巷道支護應力以及位移控制系統包括鋼拖板、液壓支架、液壓支架底座、鋼管以及液壓控制子系統；所述巷道內部地平系統包括鋼平板與縱鋼梁。本裝置用于深部軟巖巷道、破碎圍巖巷道、孤島工作面巷道以及諸多高地應力巷道以及盈利分布規律不明的首采工作面回采巷道支護，本發明設計合理、適用性強、支護強度大、實現對巷道斷面的全方位直接主動支護。

技術領域

本發明屬于軟巖巷道支護方法技術領域，具體是一種高地應力巷道支護裝置與施工方法。

背景技術

我國煤炭開采深度越來越大，隨著埋深的增加，巷道所處地應力也越來越大，巷道圍巖控制與支護問題越發突出，現有的“錨網噴”聯合支護方式已經不再能夠滿足深部巷道尤其是深部軟巖巷道支護強度的要求。且深部巷道高地應力來自于巷道的各個方向，單純的對巷道某一方向進行支護難以保證巷道圍巖的穩定性，對巷道進行多方向共同支護成為深部軟巖巷道圍巖控制的主流。為實現對巷道全方位提供直接支撐并實現自動化讓壓的目的，一種全方位直接支護可自動化控制的高地應力巷道支護的裝置與方法。通過預先掘進圓形使巷道受力更為均勻；通過噴混凝土層，使巷道表面光滑，為受力鋼托板提供有效接觸面；通過設置鋼拖板，使巷道高地應力能夠傳遞至液壓支架，提供主動支撐應力；通過設置內設鋼管，為液壓支架提供基座支撐，由于其為圓形鋼管具有應力自調節的作用可以有效避免應力集中；通過設置液壓控制系統，可以實現對巷道圍巖壓力的自動化控制，并實現預支撐與自動化讓壓，避免巷道圍巖應力集中，控制巷道圍巖變形，杜絕巷道發生沖擊地壓。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種高地應力巷道支護裝置與施工方法。

本發明采取以下技術方案：一種一種高地應力巷道支護裝置，包括巷道圍巖表面控制系統、巷道支護應力位移控制系統以及巷道內部地平系統。

巷道圍巖表面控制系統包括短錨索、錨索錨固劑、錨索托盤以及巷道圍巖表面混凝土層；巷道圍巖表面混凝土層環形設置，巷道圍巖表面混凝土層外圈環向均勻安裝有錨索托盤，錨索托盤上安裝向外伸出的短錨索，短錨索端部為錨索錨固劑。

巷道支護應力位移控制系統包括弧形鋼托板、液壓支架、液壓支架底座、鋼管以及液壓控制系統；弧形鋼托板沿巷道圍巖表面混凝土層內圈設置有若干個，弧形鋼托板內側設置有環形的鋼管，每個弧形鋼托板與環形的鋼管之間設置有一個液壓支架，液壓支架安裝在液壓支架底座上，液壓支架底座沿鋼管外側環向設置，液壓控制系統通過液壓支架進液管路分別與每個液壓支架連接。

巷道內部地平系統包括地平鋼板與地平縱梁，地平鋼板水平安裝在鋼管內圈，地平鋼板下部與鋼管之間支撐地平縱梁。

一種高地應力巷道支護裝置的施工方法，包括以下步驟。

S100～巷道掘進：開掘圓形巷道；

S200～巷道圍巖表面控制系統安裝：步驟S100巷道掘進完畢后，在圓形巷道表面以巷道斷面圓心為原點間隔36°鉆打短錨索孔，安設短錨索，并在巷道表面澆筑混凝土層；

S300～巷道支護應力位移控制大系統地面制作：同步驟S100同時進行，制作弧形鋼托板，將其內弧面焊接于液壓支架頂部；在鋼管表面以鋼管圓心為原點以36°為間隔，焊接與液壓支架底部相適應的液壓支架底座；在液壓支架底座附近于鋼管鉆打液壓支架進液孔，以便液壓支架進液管道能夠通過，在鋼管內部液壓支架進液孔附近焊接液壓支架進液管路鉤環，以便液壓支架進液管路能夠與鋼管緊密連接，液壓支架進液管道穿過液壓支架進液孔與液壓支架上的進液口相連；將焊有弧形鋼拖板的液壓支架焊接于液壓支架底座上，并在鋼管內部焊接鋼平板與鋼縱梁，形成巷道內部地平系統；

S400～裝置運送：將步驟S300制作而成的裝置運送至井下巷道支護段；