CN103615259A

CN103615259A - 锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法

Info

Publication number: CN103615259A
Application number: CN201310657212.2A
Authority: CN
Inventors: 何满潮; 郭志飚; 杨晓杰; 杨军
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明提出一种锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法，在本发明锚网索-型钢支架耦合支护结构的一实施例中，所述锚网索-型钢支架耦合支护结构包括锚杆、锚索、锚网、型钢支架，所述锚杆和锚索的数目为多个，分别从所述巷道围岩的内顶面打入巷道围岩中，锚网铺设在所述巷道围岩的内顶面并与所述锚杆和所述锚索伸出所述巷道围岩的内顶面的端部固定；所述型钢支架的形状与所述巷道围岩的内顶面匹配，并与所述巷道围岩的内顶面具有一定间距。相比于现有技术，本发明能够保证巷道围岩变形均匀，取得良好的支护性能，同时还具有实施简单易行、成本较低的有益效果。

Description

锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法

技术领域

本发明涉及煤矿巷道的支护方法，特别涉及一种锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法。

背景技术

深井软岩巷道大变形支护问题是困扰煤矿建设及生产安全的重大问题之一。在生产实践中，针对深部软岩巷道的大变形、高应力和难支护的特征并无良好的解决方法，一般只是采用单一的锚网索支护或型钢棚支护等方式，以至于无法控制巷道的变形，造成巷道变形严重，影响矿井的安全生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应深部软岩巷道变形特点的锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法来保证巷道的稳定，以解决现有技术存在的因巷道大变形而导致的支护失效、巷道冒顶和塌方的问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供的锚网索-型钢支架耦合支护方法包括：采用恒阻大变形锚杆（索）进行初次支护，并向恒阻大变形锚杆（索）施加达到恒阻值的高预应力，保证巷道围岩变形均匀，不出现差异性有害变形；滞后掘进迎头5-10米进行立体型钢支架支护，支架与巷道围岩间具有预留变形量，以释放变形能；支架与巷道围岩间的预留变形量可以通过现场监测数据计算得出，该计算得出的数值即为现场施工所预设的巷道围岩与型钢支架间的预留变形量；当巷道围岩变形达到预留变形量时，采用喷射混凝土或浇筑混凝土等方式进行永久支护。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护结构的一实施例中，所述锚网索-型钢支架耦合支护结构包括锚杆、锚索、锚网、型钢支架，所述锚杆和锚索的数目为多个，分别从所述巷道围岩的内顶面打入巷道围岩中，锚网铺设在所述巷道围岩的内顶面并与所述锚杆和所述锚索伸出所述巷道围岩的内顶面的端部固定；所述型钢支架的形状与所述巷道围岩的内顶面匹配，并与所述巷道围岩的内顶面具有一定间距。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护结构的一实施例中，所述锚杆为恒阻大变形锚杆。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护结构的一实施例中，所述锚索为恒阻大变形锚索。

本发明另一实施例提出一种锚网索-型钢支架耦合支护结构，包括：

步骤（A），在掘进巷道后，采用锚杆和锚索进行初次支护，并施加预应力，保证巷道围岩变形均匀，不出现差异性有害变形；

步骤（B），滞后掘进迎头5-10米进行立体型钢支架支护，型钢支架与巷道围岩间具有预留变形量以释放变形能；

步骤（C），当巷道围岩变形达到预留变形量时，采用喷射混凝土或浇筑混凝土的方式进行永久支护。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护方法的一实施例中，步骤（A）之前包括：

步骤（A1），初喷混凝土，对所述巷道围岩进行加固。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护方法的一实施例中，步骤（A）具体包括：

步骤（A2），在所述巷道围岩的内顶面铺设钢筋网；

步骤（A3），在所述巷道围岩的内顶面打顶部锚杆孔，并安装所述锚杆；

步骤（A4），在所述巷道围岩的内顶面打顶部锚索孔，并安装所述锚索。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护方法的一实施例中，步骤（B）包括如下步骤：

步骤（B1），挖底；

步骤（B2），架设所述型钢支架。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护方法的一实施例中，所述型钢支架由工字钢焊接形成。

在本发明锚网索-型钢支架耦合支护方法的一实施例中，所述锚杆和锚索为恒阻大变形锚杆和锚索，所述预应力为所述恒阻大变形锚杆和所述恒阻大变形锚索的恒阻值。

相比于现有技术，本发明能够保证巷道围岩变形均匀，取得良好的支护性能，同时还具有实施简单易行、成本较低的有益效果。

附图说明

图1所示为本发明一实施例的锚网索-型钢支架耦合支护结构的示意图。

具体实施方式

图1所示为本发明一实施例的锚网索-型钢支架耦合支护结构的示意图。如图1所示，本实施例的支护结构包括锚杆1、锚索2、锚网3、型钢支架4。锚杆1和锚索2的数目为多个，分别从巷道围岩100的内顶面10打入巷道围岩100中，锚网3铺设在巷道围岩100的内顶面10并与锚杆1和锚索2伸出巷道围岩100的内顶面10的端部固定；型钢支架4的形状与巷道围岩100的内顶面10匹配，并与内顶面10具有一定间距。

在一实施例中，锚杆1和锚索2优选为恒阻大变形锚杆1和锚索2。

本发明的支护方法包括如下步骤：

步骤（A），在掘进巷道后，采用恒阻大变形锚杆1、锚索2和钢筋网3进行初次支护，通过锚杆1和锚索2将钢筋网3固定在巷道围岩的内顶面上，并施加接近于恒阻大变形锚杆规格恒阻值的高预应力，保证巷道围岩10变形均匀，不出现差异性有害变形；

步骤（B），滞后掘进迎头5-10米进行立体型钢支架支护，型钢支架4与巷道围岩100的内顶面10间具有预留变形量以释放变形能；

步骤（C），当巷道围岩100变形达到预留变形量时，采用喷射混凝土或浇筑混凝土等方式进行永久支护，如图1所示，喷射混凝土12以进行加固。

其中，通过锚杆1和锚索2将钢筋网3固定在巷道围岩的内顶面上属于本领域公知的技术，锚杆1和锚索2分别具有杆体（图未示）、螺母（图未示）和托盘（图未示），在钢筋网3挂在锚杆1和锚索2伸出内顶面10的端部之后，使用托盘穿过杆体的端部，并使用螺母穿过杆体的端部将托盘固定，以托盘紧抵于钢筋网3上，将钢筋网3固定于巷道围岩100的内顶面10。

其中，从图1可以看出型钢支架4和巷道围岩100的内顶面10之间并未完全贴合，而是具有一定距离，这一距离为安装型钢支架时预留的为巷道围岩100变形提供预留空间的预留变形量。预留变形量的原则是保证充分释放高应力强膨胀变形能的同时又不损害巷道围岩自身的支撑能力。预留变形量（Δu）可通过蠕变模型法确定，见公式1。

（公式1）

其中，Δu为型钢支架与巷道围岩间的预留变形量，单位为mm；

A、B、C、D、S、F、H为根据对此巷道的变形的长期监测获得的数据所拟合出的曲线得到的统计计算系数；

σ₂为中间主应力，单位为MPa；

f为岩体的极限应力，单位为MPa；

t为支护时间，单位为d（天）。

预留变形量的多少直接决定了巷道围岩释放变形能的程度，以及是否产生差异性变形，因此，通常预留变形量更优选是通过理论计算结合现场工程实际情况综合确定。

其中，步骤（A）之前还包括如下步骤：

步骤（A1），初喷混凝土，如图1所示，初喷第一层混凝土11以对巷道围岩进行加固。

步骤（A）具体包括如下步骤：

步骤（A2），在巷道围岩100的内顶面10铺设钢筋网3，其中钢筋网通常为焊接形成的焊接钢筋网；

步骤（A3），在巷道围岩100的内顶面10打顶部锚杆孔，并安装锚杆1；

步骤（A4），在巷道围岩100的内顶面10打顶部锚索孔，并安装锚索2。

其中，步骤（A）中的锚杆1和锚索2的安装间距及排列方式按照本领域公知的方式进行安装。

在一实施例中，步骤（B）具体包括如下步骤：

步骤（B1），挖底；

步骤（B2），架设型钢支架4。

其中在一优选实施例中，型钢支架4由工字钢焊接形成，工字钢优点至少在于多个型钢支架4相互连接时连接较为方便。

本发明提供的锚网索-型钢支架耦合支护结构和支护方法，针对深部软岩巷道的大变形、高应力和难支护的特征，通过锚网—围岩以及锚索—关键部位（例如深部软岩巷道的底部、肩部）的耦合支护使其变形协调。

另外，本发明优选采用恒阻大变形锚杆或锚索，通过与巷道围岩相互作用，起着主动承载作用，同时能够防止巷道围岩松动破坏，可有控制允许巷道围岩变形，而不失去支护能力。恒阻大变形锚索通过施加高预应力，主动支护巷道围岩，从而限制巷道围岩产生有害的变形损伤。采用型钢支架支护，可以保证巷道围岩通过预留变形空间释放一定变形能后支护结构有足够的强度对巷道围岩进行支护，并且多个型钢支架可以连接成为一整体，能够互相传递作用力，使型钢支架均匀受力。从而很好的保证巷道的稳定性。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种锚网索-型钢支架耦合支护结构，用于支护巷道围岩，其特征在于，所述锚网索-型钢支架耦合支护结构包括锚杆（1）、锚索（2）、锚网（3）和型钢支架（4），所述锚杆（1）和所述锚索（2）的数目为多个，分别从所述巷道围岩（100）的内顶面（10）插入所述巷道围岩中，所述锚网（3）铺设于所述巷道围岩（100）的内顶面（10）并与所述锚杆（1）和所述锚索（2）伸出所述巷道围岩（100）的内顶面（10）的端部固定；所述型钢支架（4）的形状与所述巷道围岩（100）的内顶面（10）匹配，并与所述巷道围岩（100）的内顶面（10）具有预留变形量（Δu）。

2.如权利要求1所述的锚网索-型钢支架耦合支护结构，其特征在于，所述锚杆（1）为恒阻大变形锚杆。

3.如权利要求2所述的锚网索-型钢支架耦合支护结构，其特征在于，所述锚索（2）为恒阻大变形锚索。

4.一种锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，包括：

步骤（A），在掘进巷道后，采用锚杆（1）、锚索（2）和锚网（3）对所述巷道围岩（100）进行初次支护，并施加预应力；

步骤（B），滞后所述巷道（100）的掘进迎头5-10米设置型钢支架（4），所述型钢支架（4）与所述巷道围岩（100）间具有预留变形量（Δu）；

步骤（C），当所述巷道围岩（100）变形达到所述预留变形量（Δu）时，采用喷射混凝土或浇筑混凝土的方式进行永久支护。

5.如权利要求4所述的锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，所述步骤（A）之前还包括：

步骤（A1），初喷混凝土，对所述巷道围岩（100）进行加固。

6.如权利要求5所述的锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，所述步骤（A）包括：

步骤（A2），在所述巷道围岩（100）的内顶面（10）铺设钢筋网（3）；

步骤（A3），在所述巷道围岩（100）的内顶面（10）打顶部锚杆孔，并安装所述锚杆（1）；

步骤（A4），在所述巷道围岩（100）的内顶面（10）打顶部锚索孔，并安装所述锚索（2）。

7.如权利要求6所述的锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，所述步骤（B）包括：

步骤（B1），挖底；

步骤（B2），架设所述型钢支架（4）。

8.如权利要求4所述的锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，所述型钢支架（4）由工字钢焊接形成。

9.如权利要求4所述的锚网索-型钢支架耦合支护方法，其特征在于，所述锚杆（1）和锚索（2）为恒阻大变形锚杆和恒阻大变形锚索，所述预应力为所述恒阻大变形锚杆和所述恒阻大变形锚索的恒阻值。