[發明專利]一種煤巷掘進迎頭錨索支護的防沖方法

有效

• 申請號: 202011307838.7
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112412506B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 白金正;上官科峰;鞏思園;薛再軍;曹安業;劉志文;屈英
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;華亭煤業集團有限責任公司
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D21/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種煤巷掘進迎頭錨索支護的防沖方法，利用煤礦巷道圍巖控制中的錨索支護技術，首先依據煤巷地質條件和單日掘進進尺等因素確定合理的迎頭加固錨索施工參數；在開始掘進前，依據巷道斷面尺寸和工況條件確定需要加固錨索的數量和施工位置；隨后開始施工其中一組的首輪加固錨索，待完成一個單日掘進進尺作業后，在當前迎頭位置施工其余組的首輪加固錨索，然后繼續進行掘進作業，完成后在當前迎頭位置重復上述過程施工下一組加固錨索，以此類推，保證掘進工作面前方迎頭煤壁內始終布置有2～3根加固錨索。本發明僅需錨索支護就能保證掘進巷道迎頭的抗沖擊能力，同時其能保證掘進速度。另外施工過程中對迎頭煤壁擾動較小，能保證施工安全性。

技術領域

本發明涉及一種煤巷掘進迎頭錨索支護的防沖方法，屬于煤礦安全開采技術領域。

背景技術

近年來煤炭資源開采逐漸轉向深部，掘進工作面沖擊地壓事故頻繁發生，由于掘進工作面一般為獨頭巷道，存在作業空間狹小、作業工序繁瑣、作業人數眾多的特點。迎頭一旦發生煤體沖擊，人員逃生通道容易被沖出的煤體快速堵塞，對掘進工作面的設備和人員安全產生嚴重威脅。煤巷掘進工作面迎頭煤體沖擊災害的有效防治對保證快速掘進成巷和深部礦井煤炭資源安全開采意義重大。目前，煤巷掘進工作面迎頭煤體沖擊的防治方法較為單一，主要依賴施工迎頭煤壁大直徑鉆孔進行卸壓。受限于掘進工作面巷道斷面較小，每次施工大直徑鉆孔時，均需要將綜掘設備向后退出迎頭煤壁一定距離才能保證鉆機設備具有足夠的作業空間，完成大直徑鉆孔卸壓后，再次將綜掘設備靠近迎頭進行下一階段掘進，如此交替施工對巷道掘進速度影響較大。另外，在強沖擊危險區域迎頭施工大直徑鉆孔時，卸壓作業本身也會對處于臨界沖擊狀態的圍巖穩定性產生擾動，有可能誘發掘進工作面迎頭煤體沖擊。因此如何能在保證巷道迎頭抗沖擊能力的前提下還能有效提高掘進速度，是本行業的研究方向。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種煤巷掘進迎頭錨索支護的防沖方法，無需額外增加設備投入，僅需錨索進行支護，就能保證巷道迎頭抗沖擊能力，同時其施工方便因此能保證掘進速度；另外施工過程中對煤壁擾動較小，從而也能保證施工安全性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種煤巷掘進迎頭錨索支護的防沖方法，具體步驟為：

步驟一、開始掘進前，依據地質條件、煤層厚度、巷道掘進仰角和單日掘進進尺等因素確定合理的加固錨索施工參數，所述施工參數包括鋼絞線類型、錨索直徑、錨索長度、錨索角度、靜載性能和抗拔力性能，具體參數要求確定如下：

A、確定鋼絞線類型：加固錨索的鋼絞線采用數根鋼絲捻成的絞線狀預應力鋼絲束；

B、確定錨索直徑：選取的不同鋼絞線結構對應不同的公稱直徑，并對應不同的最大拉伸力、屈服力以及最大力總伸長率，最終選擇最大拉伸力、屈服力以及最大力總伸長率不小于當前地質條件下所需值；鋼絞線結構代號一般選取1×3或1×7，鋼絞線直徑一般為6.2mm、6.5mm、8.6mm、8.74mm、10.8mm和12.90mm。

C、確定錨索長度：加固錨索的長度應大于1.2倍的單日掘進進尺；

D、確定靜載性能：對加固錨索進行靜載試驗，選擇加固錨索的一錨具組裝件靜載試驗測得的錨具效率系數η_a不小于0.95，且組裝件受力長度的總應變ε_apu不小于2％；

E、確定抗拔力性能：加固錨索的抗拔力應不小于錨索設計承載力的1.05倍；

F、確定錨索角度：加固錨索的施工角度與煤層走向平行，且順煤層布置；

步驟二、開始掘進前，依據掘進巷道斷面尺寸和工況條件確定需要施工加固錨索的數量和施工位置，首先確定工作面巷道的斷面尺寸，若斷面尺寸小于15m²則進入步驟①；否則進入步驟④；