CN105134269B - 一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术，包括以下步骤：在深部岩层中掘进巷道，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；采用U36型钢制作环形U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工；设计U型钢棚架设参数，采用U36型钢制作锚索托板；进行锚索钻孔施工，按设计U型钢棚排距与位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱充填严实；在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内进行里端部化学锚固；在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，对锚索施加预紧力，完成施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种大变形巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下采矿工程巷道锚杆（索）支护与型钢棚承载的巷道围岩控制技术。
背景技术
随着我国煤矿开采技术水平的进步与优越煤层开采的枯竭，我国大多数矿井已进入千米水平，巷道围岩压力显现剧烈，围岩岩性开始由脆性向塑性转化，并表现出强流变特性，巷道支护难度加大，对其进行稳定性控制尤为重要。
对于巷道围岩控制，目前采用较多的方法是主动支护、被动支护及主被动联合支护等，锚杆与锚索支护是在巷道开挖后及时锚固，以围岩自承力的主动发挥为主；工字钢与U型钢支护是在围岩自承力丧失后破碎围岩塌落到型钢上承载，以型钢的被动承载为主；主被动联合支护是在锚杆-锚索支护一段时间后，当围岩有一定变形进行工字钢或U型钢二次支护；对于大变形巷道围岩控制还有以主动支护或被动支护配以钻孔卸压、喷浆与注浆等方式的联合应用。而这些方法主要是基于主动支护、被动支护、主被动联合支护及配合其它方式来实现，单纯的锚杆-锚索主动支护或工字钢、U型钢被动支护一定条件下难以满足深部大变形巷道围岩控制的需要，而主被动联合及配合卸压、喷浆与注浆等方法虽然成为深部巷道围岩控制的常规，但造成了主动与被动的不协调与支护成本的提高。因此，寻求新的合理的深部大变形巷道围岩控制方法迫在眉睫。
本发明摈弃锚杆-锚索一次主动支护与工字钢、U型钢二次被动支护成本较高及难以协同承载的不足，提出一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术，采用U型钢棚上打锚索穿越孔，辅以锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进行锚索与U型钢棚紧固，以达到主被动协同承载与共同变形，促进巷道围岩稳定。该技术将U型钢棚上打锚索穿越孔，采用锚索过U型钢棚上锚索穿越孔紧固锚索与U型钢棚，不仅省掉了U型钢棚间的紧固构件，减小了支护成本，而且实现了主被动支护的协同承载与共同变形，利于巷道围岩稳定。
发明内容
本发明针对现有深部大变形巷道主被动联合支护成本高及难以实现协同承载与共同变形的不足，提出一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术，旨在解决大变形巷道锚索与U型钢棚协同承载与共同变形问题，以减少施工步骤，降低支护成本，实现大变形巷道围岩稳定。
为实现上述目的，本发明基于锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进行锚索与U型钢棚的紧固，以省掉紧固U型钢棚构件、减少施工步骤、降低支护成本与实现主被动支护协同承载、共同变形的思想，采取的技术方案是：在深部岩层中掘进巷道，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；采用U36型钢制作环形U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工；设计U型钢棚架设参数，采用U36型钢制作锚索托板；在锚杆与金属网支护巷道进行锚索钻孔施工，按设计U型钢棚排距及位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱充填严实；在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内进行锚索里端部化学锚固；在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，对锚索施加预紧力，完成锚索穿棚协同承载。
该技术主要包括以下步骤：
步骤一，在深部岩层中掘进巷道，根据巷道的围岩岩性及功能要求，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；
步骤二，采用U36型钢制作U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工，要求U型钢棚上锚索穿越孔间距是锚杆支护间距的二倍，且相邻U型钢棚上锚索穿越孔交错布置；
步骤三，设计U型钢棚架设参数，要求U型钢棚排距与巷道锚杆支护排距相等，且每两排锚杆支护巷道中间均架设U型钢棚，采用U36型钢制作锚索托板；
步骤四，在锚杆与金属网支护巷道进行锚索钻孔施工，要求锚索钻孔位置和设计架设U型钢棚上锚索穿越孔位置相对应，锚索钻孔孔底进入稳定岩层不小于2m；
步骤五，按设计U型钢棚排距及位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应的锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱进行充填严实；
步骤六，通过U型钢棚上锚索穿越孔在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内，采用锚索搅拌器转动锚索对锚索里端部进行化学锚固；
步骤七，在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，采用锚索张拉机具对锚索施加预紧力，完成锚索穿棚协同承载。
进一步，在步骤一中，要求锚杆间排距相等，锚杆间采用钢筋梯子梁连接、菱形金属网护表，锚杆托板尺寸与钢筋梯子梁规格相匹配。
进一步，在步骤二中，U型钢棚为环形U36型钢棚，U型钢棚上锚索穿越孔孔径与锚索钻孔孔径相等，且与锚索直径相匹配。
进一步，在步骤三中，锚索托板采用长度400mm的U36型钢中间打锚索穿越孔制成。
进一步，在步骤四中，锚索钻孔可采用锚杆钻机施工。
进一步，在步骤五中，具有两种不同形式锚索穿越孔布置的U型钢棚间隔架设。
进一步，在步骤六中，锚索搅拌器搅拌时间不少于30秒。
进一步，在步骤七中，锚索施加预紧力后锚索托板与U型钢棚紧贴。
本发明的优点和有益效果是：本发明实现了巷道围岩控制中锚索与U型钢棚支护的协同承载与共同变形，不仅舍弃了连接U型钢棚的拉杆，而且达到了锚索紧固U型钢棚的协同与承载，减小了支护成本，促进了围岩稳定。
附图说明
图1是实现本发明一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术示意图。
图2是图1实现本发明一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术的顶板支护示意图。
图3是图1实现本发明一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术的两帮支护示意图。
图中：1为巷道；2为锚杆；3为锚索；4为锚杆托板；5为围岩；6为锚索托板；7为U型钢棚；8为锚索锁具；9为背板区；10为金属网。
具体实施方式
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。
本发明提供了一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术。
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，在深部岩层中掘进巷道1，根据巷道1的围岩5岩性及功能要求，设计锚杆2与金属网10基本支护参数，对巷道1进行主动支护，实现浅部围岩5强化承载；
步骤二，采用U36型钢制作U型钢棚7，在U型钢棚7两侧及顶部进行锚索3穿越孔加工，要求U型钢棚7上锚索3穿越孔间距是锚杆2支护间距的二倍，且相邻U型钢棚7上锚索3穿越孔交错布置；
步骤三，设计U型钢棚7架设参数，要求U型钢棚7排距与巷道1锚杆2支护排距相等，且每两排锚杆2支护巷道1中间均架设U型钢棚7，采用U36型钢制作锚索托板6；
步骤四，在锚杆2与金属网10支护巷道1进行锚索3钻孔施工，要求锚索3钻孔位置和设计架设U型钢棚7上锚索3穿越孔位置相对应，锚索3钻孔孔底进入稳定岩层不小于2m；
步骤五，按设计U型钢棚7排距及位置架设U型钢棚7，要求U型钢棚7上锚索3穿越孔与相应的锚索3钻孔对应，U型钢棚7后背板区9采用木柱进行充填严实；
步骤六，通过U型钢棚7上锚索3穿越孔在锚索3钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索3过U型钢棚7上锚索3穿越孔进入锚索3钻孔内，采用锚索3搅拌器转动锚索3对锚索3里端部进行化学锚固；
步骤七，在过U型钢棚7上锚索3穿越孔的锚索3外端部安放锚索托板6及锚索锁具8，采用锚索3张拉机具对锚索3施加预紧力，完成锚索3穿棚协同承载。
进一步，在步骤一中，要求锚杆2间排距相等，锚杆2间采用钢筋梯子梁连接、菱形金属网3护表，锚杆托板4尺寸与钢筋梯子梁规格相匹配。
进一步，在步骤二中，U型钢棚7为环形U36型钢棚，U型钢棚7上锚索3穿越孔孔径与锚索3钻孔孔径相等，且与锚索3直径相匹配。
进一步，在步骤三中，锚索托板6采用长度400mm的U36型钢中间打锚索3穿越孔制成。
进一步，在步骤四中，锚索3钻孔可采用锚杆2钻机施工。
进一步，在步骤五中，具有两种不同形式锚索3穿越孔布置的U型钢棚7间隔架设。
进一步，在步骤六中，锚索3搅拌器搅拌时间不少于30秒。
进一步，在步骤七中，锚索3施加预紧力后锚索托板6与U型钢棚7紧贴。
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 (8)
1.一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在深部岩层中掘进巷道，根据巷道的围岩岩性及功能要求，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；
步骤二，采用U36型钢制作U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工，要求U型钢棚上锚索穿越孔间距是锚杆支护间距的二倍，且相邻U型钢棚上锚索穿越孔交错布置；
步骤三，设计U型钢棚架设参数，要求U型钢棚排距与巷道锚杆支护排距相等，且每两排锚杆支护巷道中间均架设U型钢棚，采用U36型钢制作锚索托板；
步骤四，在锚杆与金属网支护巷道进行锚索钻孔施工，要求锚索钻孔位置和设计架设U型钢棚上锚索穿越孔位置相对应，锚索钻孔孔底进入稳定岩层不小于2m；
步骤五，按设计U型钢棚排距及位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应的锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱进行充填严实；
步骤六，通过U型钢棚上锚索穿越孔在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内，采用锚索搅拌器转动锚索对锚索里端部进行化学锚固；
步骤七，在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，采用锚索张拉机具对锚索施加预紧力，完成锚索穿棚协同承载。
2.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤一中，要求锚杆间排距相等，锚杆间采用钢筋梯子梁连接、菱形金属网护表，锚杆托板尺寸与钢筋梯子梁规格相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤二中，U型钢棚为环形U36型钢棚，U型钢棚上锚索穿越孔孔径与锚索钻孔孔径相等，且与锚索直径相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤三中，锚索托板采用长度400mm的U36型钢中间打锚索穿越孔制成。
5.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤四中，锚索钻孔可采用锚杆钻机施工。
6.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤五中，具有两种不同形式锚索穿越孔布置的U型钢棚间隔架设。
7.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤六中，锚索搅拌器搅拌时间不少于30秒。
8.根据权利要求1所述的一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法，其特征在于，在步骤七中，锚索施加预紧力后锚索托板与U型钢棚紧贴。
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