CN102418539B - 软岩煤巷快速过构造掘进中的支护工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是涉及一种煤巷掘进工艺，具体为一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺。解决软岩煤巷因压力不均匀导致的巷道变形的带来的支护失效的问题，一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺，掘进好巷道后，在巷道壁上挂金属网，并用锚索、锚杆打入巷道壁支护，然后安装若干可缩金属支架支护巷道，最后喷混凝土处理，可以有效对抗软岩煤巷因压力不均匀导致的巷道变形的导致支护失效的问题，支护后稳定时间长，稳定性好。

Description

软岩煤巷快速过构造掘进中的支护工艺

技术领域

本发明是涉及一种煤巷掘进工艺，具体为一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺。

背景技术

软岩巷道支护是矿井建设和生产中的关键技术问题之一,多年来一直受到岩石力学和采矿工程界的高度重。随着开采深度的不断加大，巷道支护问题十分突出。软岩不稳定，矿压显现明显,开掘巷道往往存在大变形的问题，如顶板下沉、底臌、两帮的流变等，有的达到几十厘米、甚至达到几米。通过软岩煤巷构造时，矿压大、来压快、围岩变形大、变形速度快，巷道底臌、两帮移近、顶板下沉，导致巷道断面收缩，底板失稳影响到巷道两帮及顶板的稳定，底臌的持续发展造成底板岩石进一步松动破坏，加剧顶板下沉和两帮变形，已是世界各国采矿界面临的一个普遍性技术难题。传统的锚网支护根据挤压加固拱原理，所形成的自承圈厚度远小于锚杆长度，很难抵抗较大的压力，容易造成挤压加固拱破坏，围岩变形，巷道失稳。采用锚网喷支护，由于喷射混凝土支护刚度大，不能适应巷道开掘初期及应力峰值期变形速度快，变形量大的特点，如果初始支护采用锚网支护，二次支护采用锚网喷支护，也不能满足要求，其主要原因一是初始支护后，巷道变形速度快，不等相对稳定后的二次支护，巷道就已经破坏，二是二次支护采用锚网喷支护，喷射混凝土支护是全断面等强支护，而围岩应力是不均匀分布的，常常在一个或几个薄弱环节变形破坏，进而导致巷道破坏。而料石砌碹支护是一种整体支护，其支护结构具有刚度大的特点。在巨大的不均匀地压作用下，多数由于点接触而形成应力集中使碹体局部遭到破坏，导致巷道失稳破坏。所以采用常规的支护方法，已不能满足安全生产的需要。

发明内容

本发明为了解决软岩煤巷因压力不均匀导致的巷道变形的带来的支护失效的问题，提供了一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺。

本发明技术方案是，一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺，掘进好巷道后，在巷道壁上挂金属网，并用锚索、锚杆打入巷道壁支护，然后安装若干可缩金属支架支护巷道，最后喷混凝土处理，所使用的可缩金属支架结构包括一个拱梁，两个支腿，两个底拱，卡缆，拉杆；拱梁位于顶部，支腿位于两侧，底拱位于底部；所述的拱梁断面为U形，支腿断面为U形，拱梁和支腿插接，并分别通过卡缆套固插接段；支腿和底拱通过螺栓连接在一起，在拱梁两侧设有拉环，在支腿两侧设有拉环，相邻的拱梁和支腿之间通过插在拉环内的拉杆连接形成可缩金属支架棚。

本发明的特点是可缩金属支架采用了拱梁和支腿插接结构的设计，可以使顶部变形来压力时，拱梁和支腿之间相互滑动，产生塑形变形，但是又不会使支护棚架折断散架，达到骨架还能起到支护的效果。再结合锚杆锚索金属网的综合支护措施，可以有效对抗软岩煤巷因压力不均匀导致的巷道变形的导致支护失效的问题，支护后稳定时间长，稳定性好。

附图说明

图1为本发明所述工艺的布置图

图2为可缩金属支架的结构示意图

图3为拱梁的结构示意图

图4为图3的A-A剖面图

图5为支腿的结构示意图

图6为图5的B向视图

图7为底拱的结构示意图

图8为图7的C向视图

图9为图7的D向视图

图10为可缩金属支架棚的结构示意图

具体实施方式

在晋煤集团长平矿井煤层平均厚度5.6m，煤层倾角2-10°，平均6°，黑色，似金属光泽，内生裂隙发育，亮煤为主，含暗煤，半亮型煤，夹矸为泥岩，性脆，低硫，发热量高的优质无烟煤。某综采工作面巷道掘进过程中遇到断层，该巷受该断层构造影响矿压大、来压迅速、自稳性差。巷道开掘后，围岩变形迅速，自稳时间短，矿压显现剧烈，巷道支护极为困难，无法正常掘进。

为了解决这个问题，支护采用以下技术手段，如图1所示意，掘进好巷道后，在巷道6壁上挂金属网1，架棚前紧贴岩壁挂全断面网孔规格为50×50mm金属网，并用锚索2、锚杆3打入巷道壁支护，锚索2、锚杆3沿着巷道壁沿着周长距离800mm，交替设置；锚索2采用三花布置，排距1000mm，锚杆3采用矩形布置，排距1000mm，然后安装若干可缩金属支架4支护巷道，最后喷混凝土5处理，

如图2所示意，所使用的可缩金属支架4结构包括一个拱梁9，两个支腿12、19，两个底拱14、17，卡缆10、21，拉杆8a、11a、20a、15a，拱梁9位于顶部，支腿12、19位于两侧，底拱14、17位于底部。

如图4所示意，所述的拱梁9断面为U形，支腿12、19断面为U形（与拱梁9断面结构相同，可参考图4），拱梁和支腿插接，并分别通过卡缆10、21套固插接段，搭接段两端各留有可缩长度，使支架径向可缩；支腿12、19和底拱14、17通过螺栓连接在一起，在拱梁9两侧设有拉环8，在支腿12、19两侧设有拉环11、20；所述的底拱14也在两侧设有拉环15，结构与图4所示一致，如图10所示意，相邻的拱梁和支腿之间通过插在拉环内的拉杆连接，若干可缩金属支架按照拉杆的长度并列设置巷道内。拉杆两端成直角向同一方向弯折，以便于钩住两端的拉环。

制作一套可缩金属支架4包括：支腿2根（左右各一根,结构相同，如图6所示意，支腿12下端均焊接底座24、夹板23、夹板23上设有螺孔22）、底拱2根（左右一根，如图7、8、9所示意，底拱14两端均焊接夹板25、28，夹板上设有螺孔26、27）、拱梁1根、卡缆4个、拉杆4根、螺杆12条、螺母48个、垫片若干等。底座采用10mm厚热轧钢板加工；套环采用无缝钢管加工；卡缆采用与25U型钢配套的螺栓卡缆；拉杆采用φ14mm的钢筋加工。拉杆长370mm，两端成直角向同一方向弯折，弯折部分长度不小于80mm；棚腿与夹板、底座，底拱与夹板焊接处需确保焊接质量，以保证支架总体支护效果。

该支护方案具有较大的初撑力，还具有卸压、让压及加固的特点，对矿压大，来压快，缓冲卸压及时；对巷道变形量大，变形速度快，支架变形收缩适度；对薄弱部分通过锚杆锚索及时加固支护，这种支护方式既有柔性，又有相当高的强度和刚度，径向有一定的可缩量，其垂直抗压强度与水平抗压强度基本相等，稳定性好、稳定时间长。彻底为解决软岩煤巷快速通过构造这一难题（相对于特殊的地质条件下，锚网支护施工时间长，施工效果差而言）。实现了“先收缩然后支顶，先柔后刚、一次支护，长期维护”的目的。

Claims (1)

1.一种软岩煤巷快速通过构造掘进中的支护工艺，其特征是掘进好巷道后，在巷道壁上挂金属网，并用锚索、锚杆打入巷道壁支护，然后安装若干可缩金属支架支护巷道，最后喷混凝土处理，所使用的可缩金属支架结构包括一个拱梁，两个支腿，两个底拱，卡缆，拉杆；拱梁位于顶部，支腿位于两侧，底拱位于底部；所述的拱梁断面为U形，支腿断面为U形，拱梁和支腿插接，并分别通过卡缆套固插接段；支腿和底拱通过螺栓连接在一起，在拱梁两侧设有拉环，在支腿两侧设有拉环，相邻的拱梁和支腿之间通过插在拉环内的拉杆连接形成可缩金属支架棚。