CN104790991A - 一种回采巷道围岩强长顶锚固技术 - Google Patents

一种回采巷道围岩强长顶锚固技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,包括有如下步骤:设计回采巷道断面尺寸,将回采巷道沿顶板布置,确定围岩弹性区与塑性区;以基本支护方式进行顶板锚杆与顶板锚索的安装,以形成顶板锚杆锚固体梁,挂金属网护表;将两帮分为锚杆均一支护区与锚索五花布置区,锚杆均一支护区为两帮的中部与下部,锚索五花布置区为两帮的上部;两帮中部与下部的锚杆均一支护参数相同,挂金属网护表,以形成两帮锚固体墙;两帮上部采用锚索差异性支护,挂金属网护表,帮锚索锚入到顶板岩层形成的锚索锚固体梁和顶板锚杆锚固体梁搭接,以形成强长顶板锚固承载体;对锚杆与锚索的预紧力及巷道围岩变形进行追踪监测,适时进行锚杆与锚索的预紧力补强。

Description

一种回采巷道围岩强长顶锚固技术
技术领域
[0001] 本发明涉及一种回采巷道围岩锚固技术,是一种通过锚杆-锚索的协同支护与围岩的分区承载,实现回采巷道围岩两帮的应力转移与强顶承载控制,属于岩土工程锚固支护领域,尤其涉及到地下采矿工程煤层回采巷道围岩锚固技术。
背景技术
[0002]回采巷道是地下煤体开采过程中不可缺少的煤层巷道,根据煤层厚度不同,回采巷道一般有沿顶布置、挑顶布置及沿底布置等多种方式。由于岩层顶板强度一般大于两帮煤体强度,为保证回采巷道围岩稳定及顶板完整,多数回采巷道会采用沿顶布置的方式以促进围岩稳定。但随着煤层开采深度增加及煤体、岩体软化,巷道周边塑性区加大,锚杆支护一般在塑性区进行,顶板锚固承载体压力拱脚难以与深部稳定岩体搭接;另一方面,巷道围岩稳定性主要取决于顶板稳定性,现有回采巷道两帮及顶板多采用锚杆-锚索基本支护方式,易产生顶板冒落-两帮破坏-顶板再冒落的恶性循环,最终造成回采巷道围岩的整体失稳。
[0003]目前,矿山煤层回采巷道围岩锚固支护主要采用巷道围岩锚杆-锚索基本支护、锚网喷联合支护、锚杆-锚索主动支护与型钢被动支护耦合等多种方法。锚杆-锚索基本支护较少从应力转移与重点部位强化支护的角度实现巷道围岩的稳定性,锚网喷联合支护、锚杆-锚索主动支护与型钢被动支护耦合等虽然考虑了软弱部位的强化支护,但浪费了支护材料,增加了施工工序。本发明基于深井巷道围岩重点部位强化支护及应力转移的思想,提出一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,以巷道围岩顶板稳定为前提,强化顶板控制,加大顶板锚固承载体长度,实现顶板锚固承载体的高强承载与应力集中区的外深转移,从而促进巷道围岩稳定。该技术将顶板锚固承载体的强度强化与长度加长,利于巷道两帮浅部围岩的应力转移与顶板锚固承载体的强长承载,减小了支护成本,实现了一次成型,促进了回采巷道围岩稳定。
发明内容
[0004] 本发明针对现有回采巷道采用锚杆-锚索基本支护难以实现围岩应力转移与一次支护成型的弊端,提出了一种基于浅部围岩应力转移与重点部位强化支护的回采巷道围岩强长顶锚固技术,旨在通过顶板锚固承载体的强化与加长协同,实现锚固巷道围岩的应力转移与强抗承载,以降低支护成本,减小施工工序,达到一次支护成型与巷道围岩稳定。
[0005] 为实现上述目的,本发明提供一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其采取的技术方案是:首先,确定回采巷道断面尺寸,将回采巷道进行沿顶布置;其次,根据回采巷道围岩应力环境及煤体、岩体性质,确定岩层顶板锚杆-锚索的基本支护方式,形成顶板锚固体梁,要求顶板锚索锚入弹性区,挂金属网护表;再次,将两帮分为锚杆均一支护区与锚索五花布置区,两帮中、下部采用锚杆均一支护,两帮上部锚索采用差异支护,挂金属网护表;最后,监测锚杆、锚索预紧力及巷道变形情况,适时进行锚杆与锚索预紧力的补加。该技术主要包括以下步骤:
步骤一,根据工作面煤层开采要求,设计回采巷道断面尺寸,将回采巷道沿顶板布置,并尽可能不破坏岩层顶板完整性,确定围岩弹性区与塑性区;
步骤二,依据回采巷道围岩应力环境及煤体、岩体性质,采用钻机对顶板进行钻孔,以基本支护方式进行锚杆与顶板锚索的安装,锚杆间排距满足塑性区单根锚杆形成纺锤形锚固体的搭接,以形成顶板锚杆锚固体梁,顶板锚索锚入到弹性区中,挂金属网护表;
步骤三,将两帮分为锚杆均一支护区与锚索五花布置区,回采巷道两帮锚杆均一支护区为两帮的中部与下部,锚索五花布置区为两帮的上部;
步骤四,两帮中部与下部锚杆均一支护参数相同,包括锚杆的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等,挂金属网护表,以形成两帮锚固体墙;
步骤五,两帮上部采用锚索差异性支护,挂金属网护表,从两帮上角部向下锚索五花布置区的锚索长度依次减小,要求帮锚索锚入到顶板岩层形成的锚索锚固体梁和顶板锚杆锚固体梁搭接,以形成强长顶板锚固承载体承载顶板压力,实现两帮应力转移方向向深部延伸;
步骤六,设置回采巷道矿压监测系统,对锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索的预紧力与巷道围岩变形进行追踪监测,适时进行锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索的预紧力补强。
[0006] 进一步,在步骤一中,回采巷道顶板如存在厚度较小伪顶,则顶板出露以破伪顶为止,并保证出露顶板的完整性。
[0007] 进一步,在步骤二中,要求顶板锚杆的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等参数满足顶板锚固体梁的形成,顶板锚索的长度、直径、间排距及预紧力大小等参数满足对顶板锚固体梁的悬吊,且顶板锚索锚入弹性区中2m以上。
[0008] 进一步,在步骤四中,回采巷道两帮中部与下部采用大间排距锚杆均一支护,其余参数与顶板锚杆参数相同。
[0009] 进一步,在步骤五中,两帮上部锚索分为长锚索、中锚索和短锚索,但两帮上部也可采用相同长度的锚索支护,两帮应力转移方向要促进非稳定压力拱脚向稳定压力拱脚的转变,稳定压力拱脚位于弹性区中。
[0010] 进一步,在步骤六中,根据回采巷道围岩变形情况,也可进行锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索根数的补加,以促进回采巷道围岩的稳定。
[0011] 本发明的优点和有益效果是:对于回采巷道围岩稳定性控制,大部分采用锚杆-锚索基本支护方式,不仅两帮锚固体墙不能和深部弹性区搭接,而且顶板弱化支护也易造成围岩失稳的诱发。本发明以巷道围岩顶板稳定为前提,强化顶板控制,加大顶板锚固承载体的强度与长度,实现顶板锚固承载体的高强承载与应力集中区的外深转移,减小了支护成本,实现了一次成型,促进了回采巷道围岩的稳定。
附图说明
[0012] 图1是实现本发明一种回采巷道围岩强长顶锚固技术结构示意图。
[0013] 图2是回采巷道轴向顶板锚固示意图。
[0014] 图3是回采巷道轴向两帮锚固示意图。
[0015] 图中:1为长销索;2为中销索;3为短销索;4为销杆;5为顶板压力;6为顶板销索;7为弹塑性界面;8为锚杆锚固体梁;9为锚索锚固体梁;10为弹性区;11为两帮应力转移方向;12为回采巷道;13为稳定压力拱脚;14为非稳定压力拱脚;15为塑性区;16为金属网;17为两帮锚固体墙。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。
[0017] 本发明提供了一种回采巷道围岩强长顶锚固技术。
[0018] 如图1~3所示,本发明的具体实施方式包括如下步骤:
步骤一,根据工作面煤层开采要求,设计回采巷道12断面尺寸,将回采巷道12沿顶板布置,并尽可能不破坏岩层顶板完整性,确定围岩弹性区10与塑性区15 ;
步骤二,依据回采巷道12围岩应力环境及煤体、岩体性质,采用钻机对顶板进行钻孔,以基本支护方式进行锚杆4与顶板锚索6的安装,锚杆4间排距满足塑性区15单根锚杆4形成纺锤形锚固体的搭接,以形成顶板锚杆锚固体梁8,顶板锚索6锚入到弹性区10中,挂金属网16护表;
步骤三,将两帮分为锚杆4均一支护区与锚索五花布置区,回采巷道12两帮锚杆4均一支护区为两帮的中部与下部,锚索五花布置区为两帮的上部;
步骤四,两帮中部与下部锚杆4均一支护参数相同,包括锚杆4的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等,挂金属网16护表,以形成两帮锚固体墙17 ;
步骤五,两帮上部采用锚索差异性支护,挂金属网16护表,从两帮上角部向下锚索五花布置区的锚索长度依次减小,要求帮锚索锚入到顶板岩层形成的锚索锚固体梁9和顶板锚杆锚固体梁8搭接,以形成强长顶板锚固承载体承载顶板压力5,实现两帮应力转移方向11向深部延伸;
步骤六,设置回采巷道12矿压监测系统,对锚杆4、长锚索1、中锚索2、短锚索3及顶板锚索6的预紧力与巷道围岩变形进行追踪监测,适时进行锚杆4、长锚索1、中锚索2、短锚索3及顶板锚索6的预紧力补强。
[0019] 在本发明实施例中,在步骤一中,回采巷道12顶板如存在厚度较小伪顶,则顶板出露以破伪顶为止,并保证出露顶板的完整性。
[0020] 在本发明实施例中,在步骤二中,要求顶板锚杆4的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等参数满足顶板锚固体梁8的形成,顶板锚索6的长度、直径、间排距及预紧力大小等参数满足对顶板锚固体梁8的悬吊,且顶板锚索6锚入弹性区10中2m以上。
[0021] 在本发明实施例中,在步骤四中,回采巷道12两帮中部与下部采用大间排距锚杆4均一支护,其余参数与顶板锚杆4参数相同。
[0022] 在本发明实施例中,在步骤五中,两帮上部锚索分为长锚索1、中锚索2和短锚索3,但两帮上部也可采用相同长度的锚索支护,两帮应力转移方向11要促进非稳定压力拱脚14向稳定压力拱脚13的转变,稳定压力拱脚13位于弹性区10中。
[0023] 在本发明实施例中,在步骤六中,根据回采巷道12围岩变形情况,也可进行锚杆4、长锚索1、中锚索2、短锚索3及顶板锚索6根数的补加,以促进回采巷道12围岩的稳定。
[0024] 本发明不仅仅局限于本实施方式的描述,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,根据工作面煤层开采要求,设计回采巷道断面尺寸,将回采巷道沿顶板布置,确定围岩弹性区与塑性区; 步骤二,采用钻机对顶板进行钻孔,以基本支护方式进行锚杆与顶板锚索的安装,锚杆间排距满足塑性区单根锚杆形成纺锤形锚固体的搭接,以形成顶板锚杆锚固体梁,顶板锚索锚入到弹性区中,挂金属网护表; 步骤三,将两帮分为锚杆均一支护区与锚索五花布置区,回采巷道两帮锚杆均一支护区为两帮的中部与下部,锚索五花布置区为两帮的上部; 步骤四,两帮中、下部锚杆均一支护参数相同,包括锚杆的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等,挂金属网护表,以形成两帮锚固体墙; 步骤五,两帮上部采用锚索差异性支护,挂金属网护表,从两帮上角部向下锚索五花布置区的锚索长度依次减小,要求帮锚索锚入到顶板岩层形成的锚索锚固体梁和顶板锚杆锚固体梁搭接,以形成强长顶板锚固承载体承载顶板压力; 步骤六,对锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索的预紧力与巷道围岩变形进行追踪监测,适时进行锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索的预紧力补强。
2.根据权利要求1所述的一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,在步骤一中,回采巷道顶板如存在厚度较小伪顶,则顶板出露以破伪顶为止,并保证出露顶板的完整性。
3.根据权利要求1所述的一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,在步骤二中,要求顶板锚杆的间排距、长度、直径、锚固方式、锚固长度及预紧力等参数满足顶板锚固体梁的形成,顶板锚索的长度、直径、间排距及预紧力大小等参数满足对顶板锚固体梁的悬吊,且顶板锚索锚入弹性区中2m以上。
4.根据权利要求1所述的一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,在步骤四中,回采巷道两帮中部与下部采用大间排距锚杆均一支护,其余参数与顶板锚杆参数相同。
5.根据权利要求1所述的一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,在步骤五中,两帮上部锚索分为长锚索、中锚索和短锚索,但两帮上部也可采用相同长度的锚索支护,两帮应力转移方向要促进非稳定压力拱脚向稳定压力拱脚的转变,稳定压力拱脚位于弹性区中。
6.根据权利要求1所述的一种回采巷道围岩强长顶锚固技术,其特征在于,在步骤六中,根据回采巷道围岩变形情况,也可进行锚杆、长锚索、中锚索、短锚索及顶板锚索根数的补加,以促进回采巷道围岩的稳定。
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