CN103233751B - 极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统，巷道荒断面刷大用以预留变形，巷道断面为切圆拱断面，巷道表面铺设金属网和钢筋梯托梁，巷道顶板和巷帮安设锚杆，所述锚杆穿过金属网和钢筋梯托梁采用锚固剂锚入到煤层中，采用锚杆托盘对锚杆施加预紧力，形成锚网初次支护；在巷道顶板所述锚杆之间安设锚索，所述锚索穿过金属网和钢筋梯托梁采用锚固剂锚入到煤层中，采用锚索托盘和锁具对锚索施加预紧力，形成二次预应力锚索加强支护。该极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统，施工成本较低，针对极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统支护效果良好，是一种简便、可行、经济的煤巷支护系统。

Description

极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统

技术领域

本发明涉及矿山巷道支护领域，特别涉及一种极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统。

背景技术

我国煤矿主要采用井工开采的方式，在煤层中开掘的巷道占年开掘巷道总长度的80%以上，保持煤巷的长期稳定与安全对煤矿建设与高效、安全生产具有重要的现实意义。随着我国煤矿开采深度及广度的发展，煤巷断面的增大，煤巷支护问题日益突出。

煤矿巷道支护技术是矿井建设过程所必须面临的关键技术，随着煤矿产业的进一步发展，煤岩体所赋存的地质力学环境越来越复杂，煤巷断面逐渐增大，煤巷软弱复杂顶板增多，对煤巷支护技术提出了新的挑战。随着煤炭资源的进一步开发、矿井生产能力的不断提高和煤矿开采深度的日益加大，深井高应力软岩问题普遍出现，更加推动了煤炭系统的巷道支护问题研究向纵深层次发展，支护形式由过去的单一支护逐渐发展为多种支护形式和支护技术，产生并形成了以“联合支护理论”和“松动圈理论”为代表的多个学派，为推动巷道支护理论的研究做出了重要贡献。尽管国内外学者对煤岩体巷道工程进行了大量的科研工作，但是，由于巷道支护问题研究对象的复杂性和地质条件的多样性，目前巷道支护设计仍然停留在经验的工程类比基础上，尚未形成统一的理论和支护系统。尤其是极软弱顶板煤巷顶底板岩层较差，煤层强度相对较高，在煤层厚度较薄时，根本无法实施锚网支护，支护难度很大；并且矩形断面回采巷道开挖后，顶板不太稳定且易塌落，并且锚杆仅能发挥悬吊作用，支护效果不明显；巷道变形量大，支护困难，严重制约着巷道掘进效率与矿井生产效率的提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有煤巷支护技术的不足，提供一种支护强度高、安全性高、经济性好、适用强，巷道掘进效率高，可较好地控制极软弱顶板煤巷围岩变形与顶板离层、滑移，防止大面积冒顶事故的发生，保证巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全的双层锚固平衡拱支护系统。

本发明采用以下技术方案：一种极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统，巷道荒断面刷大用以预留变形，巷道断面为切圆拱断面，巷道表面铺设金属网和钢筋梯托梁，巷道顶板和巷帮安设锚杆，所述锚杆穿过金属网和钢筋梯托梁进入锚杆钻孔，且采用锚固剂将锚杆锚入到煤层中，采用锚杆托盘对锚杆施加预紧力，形成锚网初次支护；在巷道顶板所述锚杆之间安设锚索，所述锚索穿过金属网和钢筋梯托梁进入锚索钻孔，采用锚固剂将锚索锚入到煤层中，采用锚索托盘和锁具对锚索施加预紧力，形成二次预应力锚索加强支护。

进一步地，所述锚杆为高强螺纹钢锚杆。

进一步地，所述锚杆托盘和锚索托盘为拱形高强度托盘。

进一步地，所述金属网为冷拔铁丝编制的菱形网。

进一步地，所述钢筋梯托梁采用钢筋焊接。

进一步地，所述锚索采用高强度低松弛预应力钢绞线制作。

本发明的有益效果：在进行煤巷道掘进时，巷道荒断面刷大，适当扩大掘进断面，顶部和两帮各预留一定的变形量，以允许巷道围岩产生一定的变形，从而使围岩中的高应力得到释放，有利于降低围岩集中应力，并使围岩中高应力向更深部围岩转移，有利于围岩稳定；将煤巷由矩形断面改为切圆拱断面（上部为圆拱，下部为矩形），可提高煤巷开挖后围岩的自稳能力和保证巷道具有足够的使用空间，以及采用锚杆支护能在巷道拱顶形成有效地组合拱结构；在巷道顶板进行锚索加强支护，可在深部稳定煤层内形成深部承载拱，并通过锚杆与锚索在刚度、强度上的耦合，进而将锚杆浅部组合拱与锚索深部承载拱有效地组合在一起形成双层锚固平衡拱结构。

附图说明

图1为本发明双层锚固平衡拱支护结构示意图。

锚杆1、金属网2、锚杆托盘3、锚索4、锚索托盘5、钢筋梯托梁6。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统，在所述极软弱顶板条件下开挖煤巷时，对巷道荒断面进行刷大，用以预留变形，以释放围岩中存在的高应力；巷道断面为切圆拱断面（上部为圆拱，下部为矩形），提高开挖后围岩的自稳能力；在所述巷道表面铺设金属网2（锚网）及钢筋梯托梁6，所述金属网2优选冷拔铁丝编制的菱形网，所述钢筋梯托梁6优选采用钢筋焊接，巷道顶板和巷帮安设锚杆1，所述锚杆1优选高强螺纹钢锚杆，所述锚杆1穿过金属网2和钢筋梯托梁6进入锚杆钻孔，且采用锚固剂将锚杆锚入到煤层中，安装锚杆托盘3并施加锚杆1预紧力，锚杆托盘3优选拱形高强度托盘，对所述煤巷完成锚网初次支护，对围岩形成挤托作用；在所述锚网初次支护完成后，在巷道顶板两排锚杆之间安设锚索4对巷道顶板与两帮进行二次预应力锚索加强支护，锚索4优选采用高强度低松弛预应力钢绞线制作，锚索4穿过金属网和钢筋托梁进入锚索钻孔，采用锚固剂将锚索锚入到煤层中，并安装锚索托盘5与锁具，锚索托盘5优选拱形高强度托盘，通过张拉装置对锚索4施加预紧力，将浅部破碎围岩锚固到深部稳定煤层中；通过锚网与锚索4耦合，在拱顶形成双层锚固平衡拱结构。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于在本技术领域的技术工人来说，在不脱离本发明技术原理前提下，还可以做出若干改进或替换，这些改进或替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种极软弱顶板煤巷双层锚固平衡拱支护系统，其特征在于，巷道荒断面刷大用以预留变形，巷道断面为切圆拱断面，巷道表面铺设金属网和钢筋梯托梁，巷道顶板和巷帮安设锚杆，所述锚杆穿过金属网和钢筋梯托梁进入锚杆钻孔，且采用锚固剂将锚杆锚入到煤层中，采用锚杆托盘对锚杆施加预紧力，形成锚网初次支护；在巷道顶板所述锚杆之间安设锚索，所述锚索穿过金属网和钢筋梯托梁进入锚索钻孔，采用锚固剂将锚索锚入到煤层中，采用锚索托盘和锁具对锚索施加预紧力，形成二次预应力锚索加强支护；其中，所述锚杆为高强螺纹钢锚，所述锚索采用高强度低松弛预应力钢绞线制作，所述锚杆托盘和锚索托盘为拱形高强度托盘，所述金属网为冷拔铁丝编制的菱形网，所述钢筋梯托梁采用钢筋焊接。