CN107859525B - 一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，主要包括：设计大变形回采巷道扩巷为挑顶板扩巷，断面形状为直墙拱形；按照大变形回采巷道修复地段设计要求，采用退锚机具解除回采巷道围岩第一排、第二排锚索与锚杆；在解除第一排、第二排锚索与锚杆区域，采用风镐对巷道围岩进行人工刷煤帮与挑顶板扩巷；扩巷断面形成后及时进行U型钢棚架设，U型钢棚与替棚巷道壁面间采用背板背实；运用退锚机具进行第三排锚索与锚杆的解除，在第三排退锚区域进行扩巷与架设U型钢棚，U型钢棚位于第二排与第三排锚杆中间；进行第四排、第五排、第六排锚索与锚杆区域的退锚扩巷替棚，至大变形回采巷道除锚扩巷替棚结束。
Description
技术领域
本发明涉及一种大变形巷道围岩控制方法，主要通过锚杆主动支护与型钢二次被动支护协同配合，实现大变形回采巷道除锚扩巷替棚后围岩稳定，属于煤矿深部大变形回采巷道围岩稳定性控制领域。
背景技术
煤矿井下巷道开挖后，巷道周边原岩应力遭到破坏而使得围岩应力重新分布，在应力重新平衡过程中，引起巷道周围煤岩体产生移动、变形至破坏。当围岩变形超过巷道允许变形量时，巷道不能正常使用而影响井下正常工作，这时的巷道一般称为大变形巷道。随着开采水平的不断延伸，巷道围岩条件愈趋复杂，大变形巷道开始走进人们视野。由于深部矿井开采面临“三高一扰动”的复杂力学环境影响，使得深部巷道围岩体表现出强流变特性，造成巷道围岩稳定性明显降低。深井巷道在遭受外部扰动(包括临近煤层的开采、顶板岩层断裂、冲击地压等造成的冲击震动)后，巷道围岩变形量急剧增加，极易产生巷道围岩失稳，严重影响巷道的正常使用。
由于深部巷道处于高应力环境中，一次锚杆(索)主动支护利于围岩应力释放，但锚杆(索)支护强度低难以促进巷道围岩稳定，一次型钢被动支护虽然支护强度大，但围岩应力难以释放或释放极小，也难以促进巷道围岩稳定。因此，一次锚杆(索)主动支护后扩巷二次型钢被动支护将释放围岩应力，提高围岩支护强度，利于大变形巷道围岩稳定。目前，对于大变形回采巷道围岩控制的方法主要是锚杆-型钢耦合支护，但其锚杆失效后一般不进行回收，造成了支护成本的增加，同时，扩巷与替棚不规范、不合理造成大变形回采巷道控制难度加大。本发明依据大变形巷道一次锚杆(索)支护利于巷道围岩应力释放、二次型钢强化支护促进巷道围岩稳定的思想，提出一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，通过锚固围岩支护锚杆(索)解除、扩巷成形与替棚强力支护技术，实现了大变形巷道除锚扩巷替棚技术的工序流程规范化与支护成本低廉化，促进了大变形回采巷道除锚扩巷替棚后回采巷道的围岩稳定。
发明内容
本发明基于大变形回采巷道锚杆解除、扩巷成形与替棚强化难以形成配套规范流程、无法充分发挥支护强度及单一工艺施工成本高的不足，提出一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，旨在解决一种大变形回采巷道扩巷后不易发挥有效支护承载体的难题。依据煤岩体冒落自适应理论，对大变形回采巷道进行除锚扩巷替棚，以实现大变形回采巷道围岩稳定。
为解决上述问题，本发明提供了一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其采取的技术方案是：设计大变形回采巷道扩巷为挑顶板扩巷，断面形状为直墙拱形；按照大变形回采巷道修复地段设计要求，采用退锚机具解除回采巷道围岩第一排、第二排锚索与锚杆；在解除第一排、第二排锚索与锚杆区域，采用风镐对巷道围岩进行人工刷煤帮与挑顶板扩巷，扩巷断面与型钢棚架设断面一致；扩巷断面形成后及时进行U型钢棚架设，U型钢棚位于扩巷断面轴向中心，U型钢棚与扩巷壁面间采用背板背实；运用退锚机具进行第三排锚索与锚杆的解除，在第三排退锚区域进行扩巷与架设U型钢棚，U型钢棚位于回采巷道轴向第二排与第三排锚杆中间；进行第四排、第五排、第六排锚索与锚杆区域的退锚扩巷替棚，至完成大变形回采巷道除锚扩巷替棚工作。
该技术主要包括以下步骤：
步骤一，勘查大变形回采巷道围岩破碎及锚杆、锚索的拉伸断裂情况，设计大变形回采巷道扩巷方式为挑顶板扩巷，替棚巷道断面形状为直墙拱形，替棚巷道断面尺寸满足正常使用要求；
步骤二，按照大变形回采巷道修复地段设计要求，运用退锚机具解除大变形回采巷道围岩第一排、第二排的锚索与锚杆，退锚过程应减小对大变形回采巷道围岩的扰动；
步骤三，在解除第一排、第二排的锚索与锚杆区域，采用风镐机具对大变形回采巷道围岩进行人工刷煤帮与挑顶板扩巷，大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道断面与U型钢棚架设断面一致；
步骤四，大变形回采巷道第一次扩巷替棚巷道断面形成后及时进行U型钢棚架设，U型钢棚位于大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道轴向第一排与第二排锚杆中间，U型钢棚与大变形回采巷道扩巷后替棚巷道围岩壁面间采用背板进行背实；
步骤五，采用退锚机具进行第三排锚索与锚杆的解除，在第三排退锚区域进行大变形巷道扩巷与U型钢棚架设，U型钢棚位于替棚巷道轴向第二排与第三排锚杆中间；
步骤六，依次进行大变形回采巷道第四排、第五排、第六排锚索、锚杆区域的退锚扩巷替棚，直至大变形回采巷道修复地段退锚扩巷替棚结束。
进一步，在步骤一中，大变形回采巷道位于煤层中，且大变形回采巷道的扩巷方式也可采用卧底扩巷。
进一步，在步骤二中，退锚机具为TMQ15-300/60型退锚机或退锚器配合单体液压支柱，大变形回采巷道解除锚索与锚杆的顺序为先解除锚索后解除锚杆。
进一步，在步骤三中，大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道断面应保持规整，利于U型钢棚架设，大变形回采巷道扩巷后替棚巷道围岩破碎严重处挂金属网护表。
进一步，在步骤四中，背板可采用木质横板或木质横柱。
进一步，在步骤五中，U型钢棚排距与锚杆排距相等，U型钢棚之间采用五根钢制拉杆进行连接。
本发明的优点和有益效果是：本发明通过对大变形回采巷道进行除锚扩巷替棚，实现了大变形巷道除锚扩巷替棚技术的工序流程规范化与支护成本低廉化，充分发挥了围岩应力释放与强抗承载协同，使大变形回采巷道能够重新投入使用，且不影响井下正常工作，促进了大变形回采巷道除锚扩巷替棚后回采巷道围岩稳定。
附图说明
图1是实现本发明一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法示意图。
图中：1为煤层；2为替棚巷道；3为U型钢棚；4为钢制拉杆；5为背板；6为金属网；7为顶板；8为锚杆；9为锚索；10为大变形回采巷道；11为煤帮。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，该方法主要包括以下步骤：
步骤一，勘查大变形回采巷道10围岩破碎及锚杆8、锚索9的拉伸断裂情况，设计大变形回采巷道10扩巷方式为挑顶板7扩巷，替棚巷道2断面形状为直墙拱形，替棚巷道2断面尺寸满足服务功能及使用要求；
步骤二，按照大变形回采巷道10修复地段设计要求，运用退锚机具解除大变形巷道10围岩第一排、第二排的锚索9与锚杆8，退锚过程应减小对大变形回采巷道10围岩的扰动；
步骤三，在解除第一排、第二排的锚索9与锚杆8区域，采用风镐机具对大变形回采巷道10围岩进行人工刷煤帮11挑顶板7扩巷，大变形回采巷道10扩巷后的替棚巷道2断面与U型钢棚3架设断面一致；
步骤四，大变形回采巷道10第一次扩巷替棚巷道2断面形成后及时进行U型钢棚3架设，U型钢棚3位于大变形回采巷道10扩巷后的替棚巷道2轴向第一排与第二排锚杆8中间，U型钢棚3与大变形回采巷道10扩巷后替棚巷道2围岩壁面间采用背板5进行背实；
步骤五，采用退锚机具进行第三排锚索9与锚杆8的解除，在第三排退锚区域进行大变形巷道10扩巷与U型钢棚3架设，U型钢棚3位于替棚巷道2轴向第二排与第三排锚杆8中间；步骤六，依次进行大变形回采巷道10第四排、第五排、第六排锚索9、锚杆8区域的退锚扩巷替棚，直至大变形回采巷道10修复地段退锚扩巷替棚结束。
进一步，在步骤一中，大变形回采巷道10位于煤层1中，且大变形回采巷道10的扩巷方式也可采用卧底扩巷。
进一步，在步骤二中，退锚机具为TMQ15-300/60型退锚机或退锚器配合单体液压支柱，大变形回采巷道10解除锚索9与锚杆8的顺序为先解除锚索9后解除锚杆8。
进一步，在步骤三中，大变形回采巷道10扩巷后的替棚巷道2断面应保持规整，利于U型钢棚3架设，大变形回采巷道10扩巷后的替棚巷道2围岩破碎严重处挂金属网6护表。
进一步，在步骤四中，背板5可采用木质横板或木质横柱。
进一步，在步骤五中，U型钢棚3排距与锚杆8排距相等，U型钢棚3之间采用五根钢制拉杆4进行连接。
本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。
Claims (6)
1.一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
步骤一，勘查大变形回采巷道围岩破碎及锚杆、锚索的拉伸断裂情况，设计大变形回采巷道扩巷方式为挑顶板扩巷，替棚巷道断面形状为直墙拱形，替棚巷道断面尺寸满足正常使用要求；
步骤二，按照大变形回采巷道修复地段设计要求，运用退锚机具解除大变形回采巷道围岩第一排、第二排的锚索与锚杆，退锚过程应减小对大变形回采巷道围岩的扰动；
步骤三，在解除第一排、第二排的锚索与锚杆区域，采用风镐机具对大变形回采巷道围岩进行人工刷煤帮与挑顶板扩巷，大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道断面与U型钢棚架设断面一致；
步骤四，大变形回采巷道第一次扩巷替棚巷道断面形成后及时进行U型钢棚架设，U型钢棚位于大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道轴向第一排与第二排锚杆中间，U型钢棚与大变形回采巷道扩巷后替棚巷道围岩壁面间采用背板进行背实；
步骤五，采用退锚机具进行第三排锚索与锚杆的解除，在第三排退锚区域进行大变形巷道扩巷与U型钢棚架设，U型钢棚位于替棚巷道轴向第二排与第三排锚杆中间；
步骤六，依次进行大变形回采巷道第四排、第五排、第六排锚索、锚杆区域的退锚扩巷替棚，直至大变形回采巷道修复地段退锚扩巷替棚结束。
2.根据权利要求1所述的一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于：在步骤一中，大变形回采巷道位于煤层中，且大变形回采巷道的扩巷方式也可采用卧底扩巷。
3.根据权利要求1所述的一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于：在步骤二中，退锚机具为TMQ15-300/60型退锚机或退锚器配合单体液压支柱，大变形回采巷道解除锚索与锚杆的顺序为先解除锚索后解除锚杆。
4.根据权利要求1所述的一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于：在步骤三中，大变形回采巷道扩巷后的替棚巷道断面应保持规整，利于U型钢棚架设，大变形回采巷道扩巷后替棚巷道围岩破碎严重处挂金属网护表。
5.根据权利要求1所述的一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于：在步骤四中，背板可采用木质横板或木质横柱。
6.根据权利要求1所述的一种大变形回采巷道除锚扩巷替棚围岩控制方法，其特征在于：在步骤五中，U型钢棚排距与锚杆排距相等，U型钢棚之间采用五根钢制拉杆进行连接。
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