CN104533483A - 一种巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿山灾害防治安全领域，具体涉及一种巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护的方法。巷道全空间预应力桁架锚索锚杆支护中顶板桁架锚索可以深入煤巷顶部深部稳定岩层，形成很强的预应力，帮锚杆可以伸入巷帮深处，并使用钢筋固定，形成很强的预应力，并且不同截面的顶板锚索桁架与巷帮锚杆桁架通过钢筋带连接，形成一个空间支护体系，这样的空间结构可以协同作用，使锚杆、锚索和钢带承受荷载连续传递，有效的控制了巷道围岩的变形破坏，提高了围岩整体的自承能力和稳定性，这样对巷道的加固及其稳定比其他方法更具有优势。并且这种全空间桁架锚索锚杆相比U型钢、钢管混凝土支护等施工工艺简便，架设的劳动强度大大减小，提高了安全作业的程度，并且节约钢材，降低了成本。
Description
技术领域
本发明专利属于矿山灾害防治领域，具体涉及一种通过全空间预应力桁架锚索协同支护防治井下灾害的方法。
背景技术
目前随着锚杆锚索支护技术的快速发展，以及巷道地质与生产条件的复杂性和多样化，尤其是在开采软弱破碎煤岩时，围岩大变形是较为常见并且危害较大的一种地质灾害，常规的支护形式难以抑制这种变形，给开采带来了极大的困难，若处理不当将造成井下冒顶和垮帮等事故，并可能造成人员伤亡，极大的增加了施工成本。所以锚杆锚索桁架支护技术引起了国内外的重视。在借鉴国外先进技术的基础上，我国研制出的数种新型锚杆锚索桁架结构，都有良好的支护效果。但是目前设计的锚杆桁架不能同时作用于顶板和巷帮，因此具有一定的局限性，不能有效的防治软弱破碎煤岩这种地质条件所带来的灾害，造成支护结构的不稳定和材料的浪费，存在安全隐患。
因此，有必要设计一种全面的支护结构来防治软弱破碎煤岩地质条件下井下冒顶和垮帮等造成的事故。本发明采用全空间预应力桁架锚索协同支护，通过两帮的锚杆和顶板锚索的协同作用，形成全空间桁架支护结构，这种空间结构不仅可以通过主动作用改善顶板受力状态，提高破碎顶板的整体性；而且可以主动及时加固巷道围岩，能够及时有效地控制巷道围岩的变形破坏，提高围岩的稳定性，支护效果可靠，安全状态良好。并且采用锚索锚杆极大的减轻了工人的劳动量，因其构建单体质量轻，安装工艺简便，易施工，很大程度上提高了安全作业程度，节约钢材，降低支护成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决巷道软弱破碎顶板及两帮滑移破坏等危害的问题，而设计了一种巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护的方法。
本发明提供了一种有效的、低成本、易实施，井下作业安全程度高的一种巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护方法。
为实现上述目的，而设计了一种巷道全空间预应力桁架锚索锚杆支护协同方法，其主要操作方法是：
A)根据工程的实际情况掘进煤巷；
B)对顶板进行锚索锚杆支护施工；
C)对煤巷进行锚杆支护施工；
D)对底角进行打注锚杆支护；
E)把锚杆、锚索、锚网及钢带等整体连接，形成一个空间锚索桁架支护体系。
所述的掘进煤巷应尽量保证其表面平整、光滑，避免凹凸不平，便于锚杆、锚索等支护构件作业。
所述的顶板锚索支护方式是指采用三花布置方式，增加锚索对围岩整体控制范围，调整肩角部位锚索布置方式，顶板锚固部位向帮部偏转20°，使得肩角部位支护强度和范围增加。
所述的顶板锚杆支护采用Φ20mm～Φ22mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆，长度L2200mm～L2400mm，间排距600×1000mm～800×1000mm，采用高强锚杆螺母M24×3，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t。
所述的顶板锚索支护采用Φ20×6300mm～Φ22×6300mm的1×19股高强度低松弛预应力锚索，外露长度150～250mm，间排距1600×2000mm～1800×2000mm。
所述的巷帮锚杆支护采用Φ20mm～Φ22mm左旋无纵筋等强螺纹钢，长度L2200mm～L2400mm，间排距600×1000mm～800×1000mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t。
所述的底角锚杆支护是底脚采用管缝锚杆，沿45°～60°底脚滑移线打设2根底脚锚杆，间距500mm～600mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t。
本发明与以往的大采高工作面巷道支护方法相比，具有以下优点：
第一，巷道全空间预应力桁架锚索锚杆支护中顶板桁架锚索可以深入煤巷顶板深部稳定的岩层，形成很强的预应力，巷帮锚杆可以伸入巷帮深处，并使用钢带固定，形成很强的预应力，并且顶板锚索桁架与巷帮锚杆桁架通过钢带带连接，这样的结构起到协同作用，使荷载连续传递，有效的控制了巷道围岩的变形破坏，提高了围岩的稳定性，这样对巷道的加固和稳定比其它方法更具有优势。第二，由于这种全空间桁架锚索锚杆相比U型钢、钢管混凝土等支护结构施工工艺简便，架设的劳动强度大大减小，提高了作业的安全程度，并且节约钢材，降低了成本。并且本方法采用钢丝网对围岩进行支护，钢丝网整体性、强度和刚度大，控制围岩变形的能力强。
附图说明
图1巷道全空间预应力锚索锚杆桁架协同支护立体空间布置示意图
图2巷道全空间预应力锚索锚杆桁架协同支护立面图
图3巷道全空间预应力锚索锚杆桁架协同支护侧视图
图4巷道全空间预应力锚索锚杆桁架协同支护俯视图
图中：1.锚索；2.托架；3.拉杆；4.锚杆；5.钢丝网；6.钢带；7.顶板；8.煤巷。·
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
(一)掘进煤巷。按设计毛断面尺寸掘进成形，井筒断面形状为矩形。掘进过程中，如遇围岩或迎头渗水，及时进行注浆加强支护。尽量使煤巷(8)表面平整、光滑，避免凹凸不平，为锚杆、锚索等支护构件的安装创造良好的条件。同时也能使锚杆、锚索、钢丝网和钢带等处于较好的受力状态。
(二)顶板支护。掘进出煤后，采用Φ20×6300mm～Φ22×6300mm的1×19股高强度低松弛预应力锚索(1)和Φ20mm～Φ22mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆(4)，长度L2200mm～L2400mm的锚杆(4)，其中锚索(1)外露长度150～250mm，采用“2-1”布置(即三花式)，间排距600×2000mm～800×2000mm，锚杆(4)的间排距600×1000mm～800×1000mm。在顶板(7)定位锚索孔和锚杆孔后，分别安装顶板锚索(1)和锚杆(4)。而肩角部位锚索(1)由顶板(7)锚固部位向帮部偏转20°。锚索安装采用锚索钻机在顶板(7)打孔，清孔，装入树脂锚固剂，插入索体，索体必须插入到顶板稳定的岩层中1m～3m，装上托架(2)，锚具，托架(2)采用300×300×16mm高强度可调心托板及配套锁具，承载能力不低于40t。然后采用锚杆打钻机从定好位的锚杆孔垂直打入顶板，清孔，注入锚固剂，安装锚杆(4)，锚固锚杆(4)；再采用菱形钢丝网(5)铺网护顶，网孔规格30×30mm，搭接长度100～200mm，要使锚杆将钢带(6)和钢丝网(5)连接锚固。然后安装拉杆(3)，并用张拉设备张拉锚索到设计的预紧力，形成整体结构。
(三)巷帮支护。掘进出煤后，在巷帮采用菱形钢丝网(5)，进行铺网护帮；采用锚杆钻机在两帮中部垂直打孔，清孔，注入锚固剂，安装锚杆(4)，锚杆(4)采用Φ20mm～Φ22mm左旋无纵筋等强螺纹钢，长度L2200mm～L2400mm，间排距600×1000mm～800×1000mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t，安装钢带(6)，拧紧螺母达到锚杆设计预紧力，使锚杆(4)将钢带(6)锚固。其它锚杆(4)从中部向外部依次按上述流程安装。靠近顶板(7)的锚杆(4)与水平线呈10度。再进行注浆锚固，采用水泥浆全长锚固。并且将巷帮两侧钢带(6)顶端与顶板钢带(6)两端用锚杆锚固连接连接。形成空间桁架结构。
(四)底角支护。底脚采用管缝锚杆(4)，沿45°～60°底脚滑移线打设2根底脚锚杆(4)，间距500mm～600mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t，拧紧螺母达到锚杆设计预紧力。最后进行水泥浆全长灌浆。
以上将顶板与煤巷两帮的支护就连接起来，形成全空间锚索锚杆桁架，锚索与锚杆共同协调变形，桁架上的荷载连续传递，形成全空间式的协同支护方式，对煤巷围岩进行整体支 护。工作面即可开始开采作业。通常情况下，为了提高成巷速度，缩短支护时间，在巷道断面尺寸允许的条件下，应配设多台锚杆，锚索钻机同时作业，尽量安排顶板锚索和帮锚杆同时作业。
Claims (6)
1.巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护方法，其主要操作过程是：
A)根据工程的实际情况掘进煤巷；
B)对顶板进行锚索锚杆支护施工；
C)对煤巷进行锚杆支护施工；
D)对底角进行打注锚杆支护；
E)把锚杆、锚索、锚网及钢带等整体连接，形成一个空间锚索桁架支护体系。
2.根据权利要求1所述的巷道全空间预应力桁架锚索锚杆协同支护方法，其中掘进的煤巷应尽量保证表面平整、光滑，避免凹凸不平，为锚杆、锚索等支护构件创造良好的条件。
3.根据权利要求1所述的巷道全空间预应力锚索锚杆桁架协同支护方法，其中顶板锚索支护中锚索采用Φ20×6300mm～Φ22×6300mm的1×19股高强度低松弛预应力锚索，外露长度150～250mm，间排距1600×2000mm～1800×2000mm。
4.根据权利要求1巷道全预应力桁架锚索锚杆支护方法，其中所述的顶板锚索支护方式是指采用三花布置方式，增加锚索对围岩整体控制范围；调整肩角部位锚索布置方式，顶板锚固部位向帮部偏转20°，使得肩角部位支护强度和范围增加。
5.根据权利要求1所述的巷道全空间预应力桁架锚索锚杆支护方法，其中巷帮锚杆支护采用Φ20mm～Φ22mm左旋无纵筋等强螺纹钢，长度L2200mm～L2400mm，间排距600×1000mm～800×1000mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t。
6.根据权利要求1所述的巷道全空间预应力桁架锚索锚杆支护方法，其中底角锚杆支护，底脚采用管缝锚杆，沿45°～60°底脚滑移线打设2根底脚锚杆，间距500mm～600mm，配合拱型高强度调心球垫和尼龙垫圈，承载能力不低于30t。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150422 |