CN109026099B - 一种软岩巷道全长锚固支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软岩巷道全长锚固支护结构及其施工方法，支护结构主要由带钢管支架、锚固件和可缩性金属支架组成，钢管支架设置在软岩巷道底部，钢管支架上设置有固定锚杆和锚索的孔洞，金属网对锚杆和锚索突出的部分进行挂网固定，再对金属网外侧喷射混凝土喷层，最后在金属网外侧布设与巷道截面尺寸相适配的可缩性金属支架，工作面的持续推进分段布置可缩性金属支架，能够很好解决超前应力集中区强底膨、大变形的软岩巷道全锚支护结构与参数不匹配的现象，同时提升支护效果，降低失锚率，大幅提升井下工作人员的安全性。

Description

一种软岩巷道全长锚固支护结构及其施工方法

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种软岩巷道全长锚固支护结构及其施工方法。

背景技术

在矿山井巷开拓工程中，巷道不仅会受到原始地应力场的作用，而且还会受到采煤过程中所形成的各种集中应力的影响，其中位于回采工作面煤壁前方的巷道，由于工作面的推进超前应力集中区不断前移，这就使得该条巷道需经历静压-动压-卸压三个阶段，对应的围岩位移、压力也相应发生多次变化，且变化时间短促、变化程度剧烈。此时，锚杆/锚索与围岩的协调作用就显得尤为重要，否则锚杆/锚索局部应力集中极易被拉断，并且当巷道支护结构与参数不适应时，巷道受到过大的围岩位移与压力，将使得支护与维护费用更高，且难以保证安全使用。

又由于普通端锚支护方式锚索/锚杆断裂失效后由于巨大的冲击能，断裂部分的锚索/锚杆瞬间冲出速度很快，给途径此处的井下工作人员极易构成安全威胁。此外，现有关于全锚支护技术的支护效果还不是很理想，尤其是全长锚索的支护，失锚率较高。

此外，在现场施工过程中全长锚索钻眼后填充锚固剂，然后再利用锚索进行搅拌，锚索自身搅拌时极难将锚固剂搅拌充分，或处于搅不动的状态，由于时间把控不好，进而造成失锚；同时底臌一直是巷道支护过程中难以根治的棘手问题，常用的卧底措施也不能从根本上解决以上问题，常年返修耗时耗力耗财。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软岩巷道全长锚固支护结构及其施工方法，以至少解决超前应力集中区强底臌、大变形的软岩巷道全锚支护结构与参数不匹配，支护效果差、失锚率高，易对井下工作人员造成安全隐患，且维修时间长、成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，所述支护结构包括：

钢管支架，所述钢管支架设置于软岩巷道底部，所述钢管支架为U型结构，U型结构的所述钢管支架包括左右两端竖直钢管支架的竖直部和中间弯曲钢管支架的弧形部，所述钢管支架上设有多个便于锚固件插入的孔洞，所述钢管支架内灌注有混凝土；

锚固件，所述锚固件包括多个锚索和锚杆，多个所述锚索和锚杆分布在软岩巷道的四周岩壁内，所述锚索和锚杆均通过所述钢管支架上的孔洞插入巷道外围所在的围岩内，用于对软岩巷道进行支护；

金属网，所述金属网通过所述锚固件外露部分进行固定，铺设在软岩巷道内表面，所述金属网覆盖在软岩巷道的两帮和拱部；

混凝土喷层，所述混凝土喷层覆盖于所述金属网外层及软岩巷道底部，用于对软岩巷道进行加固；

可缩性金属支架，所述可缩性金属支架为可缩性U型钢拱型支架，所述可缩性U型钢拱型支架与软岩巷道尺寸相适配，所述可缩性U型钢拱型支架卡设于所述混凝土喷层的外侧，用于进一步对软岩巷道进行支护。

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，所述锚索和锚杆底部均设有类弹簧段，所述类弹簧段为多根钢筋经过反复弯折而成，所述类弹簧段固定在所述锚索和锚杆的底部，用于对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌和释放岩层的瞬间地压；

再优选，所述类弹簧段预留有直线段，并通过直线段固定在所述锚索和锚杆的底部，便于所述类弹簧段在所述锚索和锚杆上进行固定。

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，所述锚索和锚杆的轴身均设有多个锥形铁，所述锥形铁通过底面与所述锚索和锚杆焊接固定，多个所述锥形铁均沿所述锚索和锚杆的轴身呈S型排布，便于对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌。

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，两个所述竖直钢管支架上均设有两对孔洞，每对孔洞均分布在所述竖直钢管支架的内侧和外侧，其中第一对孔洞位于所述竖直钢管支架的上部，且处于同一水平线，第二对孔洞位于所述竖直钢管支架与所述弯曲钢管支架的连接处，且圆心连线与水平轴具有一定夹角；

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，所述弯曲钢管支架上设有三对孔洞，每对孔洞均分布在所述弯曲钢管支架的内外侧，便于所述锚固件插入进围岩，三对孔洞在所述弯曲钢管上均匀排布；

再优选，位于所述竖直钢管支架和所述弯曲钢管支架上的内侧孔洞孔径均与所述锚索和锚杆直径一致，外侧孔洞孔径大于内侧孔洞孔径。

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，所述竖直钢管支架和所述弯曲钢管支架为一体成型结构。

在如上所述的一种软岩巷道全长锚固支护结构，优选，所述类弹簧段的长度为10cm，预留的所述直线段长3cm。

一种使用上述任一项所述软岩巷道全长锚固支护结构的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1，钢管支架的安装：

首先利用工具将巷道底部仰拱尺寸进行调整，以便钢管支架能顺利放入；调整好之后，根据钢管支架上各孔洞位置的高度和倾角等参数，使用钻机在巷道底部、两帮及拱部按照预设的锚索的长度进行钻孔，即为锚索孔，锚索孔的孔径大于相应锚索的直径；钻孔结束后，先用木棍将锚索孔填堵，再对巷道底部喷射一定厚度的混凝土并找平，以便钢管支架放入后，下端面能够完全与混凝土接触，保证其底部均匀受力；最后再将填堵用的木棍取出，并将钢管支架依次放入巷道底部；

步骤2，钢管支架上水平方向锚索的安装：

首先在钢管支架预留的第一对孔洞位置处进行锚索支护，先对竖直钢管支架的位于水平方向的第一对孔洞处进行支护，左右两边对称支护，具体支护方法步骤为：

先向锚索孔内依次投放慢速、中速和快速树脂药卷，然后使用锚索安装机将锚索送入锚索孔内，进行一定时间的搅拌，搅拌结束后保持该状态一定时间，再安装托盘，然后拔下锚索安装机，最后树脂药卷凝固后通过锚索张拉仪对锚索施加一定的预应力；

步骤3，钢管支架上倾斜和竖直方向锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，依次对竖直钢管支架的第二对孔洞位置处以及弯曲钢管支架上的倾斜孔洞和竖直孔洞进行锚索支护，支护方式是钢管支架两边对称进行，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入；

步骤4，钢管支架的注浆：

钢管支架上的锚索全部安装完成后，打开竖直钢管支架端部的端盖，进行注浆，先注入超细水泥浆，超细水泥浆液通过钢管支架外侧孔洞渗入锚索孔，待浆液渗入锚索孔底部时，改注高流态混凝土，直到钢管支架内全部注满，最后将端盖封闭；

步骤5，软岩巷道两帮及拱部锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，从下到上依次对钢管支架上方两帮位置及拱部位置处安装锚索，锚索之间相隔一定距离，支护方式为两帮对称同时施工，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入；

步骤6，锚杆的安装：

锚索安装结束后，进行锚杆孔的钻取，在软岩巷道两帮和拱部间隔一定距离按照预设的锚杆的长度进行钻孔，即为锚杆孔，锚杆孔的孔径大于相应锚杆的直径用于安装锚杆，锚杆与锚索穿插交替排布，安装锚杆的具体步骤为：

先向锚杆孔内依次投放中速和快速树脂药卷，拱部处的树脂药卷利用支撑装置进行支撑，然后使用锚杆安装机将锚杆送入锚杆孔内，进行一定时间的搅拌，搅拌结束后保持该状态一定时间，再安装托盘，然后拔下锚杆安装机，最后在树脂药卷凝固后通过锚杆张拉仪对锚杆施加一定的预应力；

步骤7，金属网的铺设：

锚索和锚杆安装完毕后，利用锚索和锚杆外露部分铺挂固定金属网；

步骤8，混凝土喷层的浇筑：

金属网铺设完成后，沿软岩巷道四周内部全部喷射浇筑混凝土喷层，并找平；

步骤9，可缩性U型钢拱型支架的安装：

混凝土喷层浇筑结束后，在软岩巷道内部架设可缩性U型钢拱型支架，U型钢拱型可缩性支架尺寸与软岩巷道尺寸相适配，随着工作面推进超前应力集中区不断前移，此时应将可缩性U型钢拱形支架拆卸下来，再架设到超前应力集中区，该区位置位于工作面前方且距离工作面为30～50m，根据施工情况安装-拆卸-再安装可缩性U型钢拱形支架。

如上所述的软岩巷道全长锚固支护结构的施工方法，优选，步骤2中慢速树脂药卷为锚固稠度在45mm的凝胶时间为4min，即为A类锚固剂，单节药卷长1.0m；

中速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为3min，即为B类锚固剂，单节药卷长1.0m；

快速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为150s，即为C类锚固剂，单节药卷长1.2m。

如上所述的软岩巷道全长锚固支护结构的施工方法，优选，步骤2中，锚索安装过程中施加的预应力不小于120KN；

所述步骤6中，锚杆安装过程中施加的预应力不小于80KN。

如上所述的软岩巷道全长锚固支护结构的施工方法，优选，步骤1中锚索孔孔眼偏斜率不超过2％；

步骤6中锚杆孔孔眼偏斜率不超过2％。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明采用钢管支架设置于软岩巷道底部，然后在钢管支架上和巷道周围进行锚索和锚杆支护，锚索和锚杆的端部设置有类弹簧段，不仅可以对凝固剂进行充分的搅拌，而且在岩层瞬间来压时，类弹簧段能够使岩层与锚索/锚杆协调受力，由于底部类弹簧段可以释放瞬间地压，减弱应力集中，从而可以有效避免锚索/锚杆被拉断，在巷道两帮和拱部按照一定倾角和参数交替排布，并对锚索和锚杆施加预应力进行全锚固支护，有效的改善了回采工作面煤壁前方的巷道与围岩的应力分布，消除了超前应力集中区的强底臌现象，锚固件不易失效，支护效果好，成本低，保证了施工工程的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的软岩巷道纵截面结构示意图；

图2为本发明实施例的钢管支架结构示意图；

图3为本发明实施例的锚索结构示意图；

图4为本发明实施例的锚杆结构示意图；

图5为本发明实施例的锥形铁结构示意图；

图6为本发明实施例的锚索全长锚固结构示意图；

图7为本发明实施例的锚杆全长锚固结构示意图；

图8为本发明实施例的锚索孔安装树脂药卷的结构示意图；

图9为本发明实施例的锚杆孔安装树脂药卷的结构示意图。

图中：1、第一锚索；2、第二锚索；3、第三锚索；4、第四锚索；5、第五锚索；6、第六锚索；7、第七锚索；8、第八锚索；9、第九锚索；10、第一锚杆；11、第二锚杆；12、第三锚杆；13、第四锚杆；14、金属网；15、混凝土喷层；16、可缩性U型钢拱型支架；17、A类锚固剂；18、B类锚固剂；19、C类锚固剂；20、围岩；21、钢管支架；211、竖直钢管支架；212、弯曲钢管支架；213、第一对孔洞；214、第二对孔洞；22、类弹簧段；221、直线段；23、锥形铁；24、端盖。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图9所示，根据本发明的实施例，提供了一种软岩巷道全长锚固支护结构，支护结构包括：

钢管支架21，根据巷道断面设计尺寸以及仰拱设计要求，事先预制好钢管支架21，钢管支架21设置于软岩巷道底部，钢管支架21为U型结构，包括左右两端竖直钢管支架211的竖直部和中间弯曲钢管支架212的弧形部，优选的，竖直钢管支架211和弯曲钢管支架212为一体成型，有效保证其刚度，钢管直径180mm，钢管厚度为16mm，竖向钢管长度约80cm；钢管支架21上设有多个孔洞，便于锚固件插入进行巷道支护，钢管支架21内灌注有C50高强高流动性混凝土。

优选地，两个竖直钢管支架211上均设有两对孔洞，每对孔洞均分布在竖直钢管支架211的内侧和外侧，其中第一对孔洞213位于钢管支架21的上部，且处于同一水平线，第二对孔洞214位于竖直钢管支架211与弯曲钢管支架212的连接处，且内外侧孔洞圆心连线与水平轴夹角为45°。

弯曲钢管支架212上设有三对孔洞，每对孔洞均分布在弯曲钢管支架212的内侧和外侧，三对孔洞在弯曲钢管上均匀排布，两边的两对孔洞内外侧圆心连线与水平轴夹角为75°，中间一对孔洞圆心连线与水平轴呈90°，分布在弯曲钢管支架212的中线处，锚固件从孔洞处插入进围岩20。

位于竖直钢管支架211和弯曲钢管支架212上的内侧孔洞孔径均与锚索和锚杆直径一致，外侧孔洞孔径大于内侧孔洞孔径，约为内侧孔径的1.2倍，当然也可以是其他大于内侧孔径1.2倍的其他数值，便于后期注浆混凝土从外侧孔洞渗流进入锚索孔和锚杆孔，进行全长锚固。

锚固件，锚固件包括锚索和锚杆，锚索和锚杆有多个，分布在软岩巷道的四周，锚索和锚杆均通过钢管支架21上的孔洞插入巷道外围所在的围岩20内，用于对软岩巷道进行支护。

锚索和锚杆底部均设有类弹簧段22，类弹簧段22为多根钢筋经过反复弯折而成，类弹簧段22预留有直线段221，通过直线段221固定在锚索和锚杆的底部，安装方便，用于对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌，并且当软岩巷道变形不均匀，锚索或/和锚杆局部受力集中时能够通过顶部类弹簧段22的钢丝进行有效的调节，而且在岩层瞬间来压时，底部类弹簧段22能够使岩层与锚索/锚杆减弱集中应力，释放集中应力，从而可以有效避免锚索/锚杆被拉断。

类弹簧段22使用的钢筋直径为4mm，类弹簧段22的长度为10cm，预留的直线段221长3cm。

锚索和锚杆的轴身均设有多个锥形铁23，锥形铁23是三棱锥，锥形铁23顶尖距底部垂直高度2cm，锥形铁23通过底面与锚索和锚杆焊接固定，并沿锚索和锚杆的轴身呈S型排布，锚索和锚杆沿轴向纵截面，锥形铁23间隔错开布置，相邻锥形铁23间隔10cm，便于进一步的对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌，以及后续与锚固剂与围岩20能够更好地作用，保证锚固效果。

金属网14，金属网14通过锚固件外露部分进行固定，铺设在软岩巷道内表面，金属网14覆盖在软岩巷道的两帮和拱部，金属网14规格为2m×1m，材质为镀锌铁丝，直径为8mm，网孔为正方形。

混凝土喷层15，混凝土喷层15覆盖于金属网14外层及软岩巷道底部，用于对软岩巷道进行加固，混凝土的强度选择C30，喷层厚度为120mm。

可缩性金属支架，可缩性金属支架为可缩性U型钢拱型支架16，可缩性U型钢拱型支架16与软岩巷道尺寸相适配，并卡设于混凝土喷层15外侧，用于进一步对软岩巷道进行支护。

为了更好的理解本发明软岩巷道全长锚固支护结构的技术方案，本发明还提供一种软岩巷道全长锚固的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，钢管支架21的安装：

首先利用风镐、铁铲等工具将巷道底部仰拱尺寸进行微调整，以便钢管支架21能顺利放入；调整好之后，根据钢管支架21上各孔洞位置的高度和倾角等参数，使用底板锚索钻机、软岩巷道两帮用普通锚索钻机按设计支护方案中各预留孔锚索长度进行钻孔，孔眼偏斜率不超过2％，即为锚索孔，锚索孔的孔径大于相应锚索的直径；钻孔结束后，先用木棍将锚索孔填堵，再对巷道底部喷射30cm厚度的C25混凝土并找平，以便钢管支架21放入后，下端面能够完全与混凝土接触，不存在凹凸不平处，保证其底部都能受力，承受荷载；最后再将填堵用的木棍取出，并将钢管支架21依次放入巷道底部。

接下来先对钢管支架21上进行锚索的安装支护，然后对软岩巷道两帮和拱部进行锚索和锚杆的安装和支护，由于软岩巷道左右两帮和底部支护结构及支护参数以软岩巷道中心线为对称轴呈轴对称布置，所以此处仅以右侧巷道支护为例进行说明。

在锚索和锚杆安装过程中投入的锚固剂为树脂药卷锚固剂，包括三种不同的型号，慢速树脂药卷为锚固稠度在45mm的凝胶时间为4min，即为A类锚固剂17，单节药卷长1.0m；

中速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为3min，即为B类锚固剂18，单节药卷长1.0m；

快速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为150s，即为C类锚固剂19，单节药卷长1.2m。

如下表1所示为软岩巷道内钢管支架21和两帮及拱部不同位置的锚索安装时的各个锚索孔径和孔深、锚索直径和长度、锚固剂投放的节数、搅拌时间最低值和保持时间，施加预应力的最低值，以及不同位置锚索与水平轴的夹角度数。

表1软岩巷道内不同位置锚索安装时的参数

锚索编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										锚索孔深/mm	5200	6400	5200	5200	5200	6400	6400	5200	6400
锚索孔径/mm	30	30	30	30	28	28	28	28	28
										锚索长/mm	5400	6600	5400	5400	5400	6600	6600	5400	6600
锚索直径/mm	22	22	22	22	22	22	22	22	22
										搅拌时间/min	1.3	1.5	1.3	1.3	1.3	1.5	1.5	1.3	1.5
保持时间/s	50	50	50	50	50	50	50	50	50
										施加预应力/KN	120	140	120	120	120	140	140	120	140
放置药卷/A、B、C节数	221	222	221	221	221	222	222	221	222
										与水平轴角度/°	0	45	75	90	0	15	40	60	90

步骤2，钢管支架21上水平方向第一锚索1的安装：

首先在钢管支架21预留的第一对孔洞213位置处进行第一锚索1支护，先对竖直钢管支架211的位于水平方向的第一对孔洞213处进行支护，左右两边对称支护，具体步骤为：

先向锚索孔内依次投放2节A类慢速、2节B类中速和1节C类快速树脂药卷，需确保托盘底部两个持力点是处于一个较为平整的岩面，然后使用锚索安装机将锚索送入锚索孔内，搅拌时间不低于1.3min，搅拌结束后保持该状态50s，再安装托盘，然后拔下锚索安装机；第一锚索1为高强预应力锚索，直径Φ22mm，长5400mm，在树脂药卷凝固后通过锚索张拉仪对第一锚索1施加预应力不小于120kN，该处预留锚索孔深5200mm，孔径30mm，第一锚索1距竖直钢管支架211竖顶部15cm。

第2～9任一锚索均为高强预应力锚索。

步骤3，钢管支架21上倾斜和竖直方向锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，按照表1中的不同编号的锚索进行相应参数安装支护，依次对竖直钢管支架211的第二对孔洞214位置处以及弯曲钢管支架212上的两边倾斜孔洞和竖直孔洞依次进行第二锚索2、第三锚索3、第四锚索4及其轴对称位置支护，支护方式是钢管支架21两边对称进行，即第二锚索2及其对称位置支护完成后再进行第三锚索3支护，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入。

步骤4，钢管支架21的注浆：

钢管支架21上的锚索全部安装完成后，打开竖直钢管支架211端部的端盖24，端盖24是刚度较高的铸钢制成，且深入钢管内部的部分比较长，进行注浆时，先注入超细水泥浆，超细水泥浆液通过钢管支架21外侧孔洞渗入锚索孔，待浆液渗入锚索孔底部时，浆液包围住孔洞内的锚索从而形成全长锚固，注入超细水泥浆2～3满管后，待发现钢管支架21内浆液所剩无几时改注C50高流态混凝土，直到钢管支架21内全部注满，最后将端盖24封闭，盖上端盖24时让其与钢管支架21成为一体以便更好地受力。

步骤5，软岩巷道两帮及拱部锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，按照表1中的不同编号的锚索进行相应参数安装支护，从下到上依次对钢管支架21上方两帮位置及拱部位置处安装第五锚索5、第六锚索6、第七锚索7、第八锚索8、第九锚索9，锚索之间相隔一定距离；其中第五锚索5位于竖直钢管支架211顶面距巷道右帮最上端中心位置处，第六锚索6的锚索孔眼位置位于右帮最上端上方5-8cm位置，第七锚索7的锚索孔眼位置位于右拱脚最下端上方位置，距离右拱脚最下端8-10cm，第九锚索9为竖直方向位于巷道拱部中心，第八锚索8位于第七锚索7和第九锚索9中心位置，支护方式为两帮对称同时施工，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入，在其他实施例中也可以是一边施工完再施工另一边，适用于人员和设备紧张的情况，直到第九锚索9竖直方向施工完成后，软岩巷道两帮和拱部锚索完全施工完毕，开始锚杆的安装和支护。

如下表2所示为钢管支架21上方、软岩巷道两帮及拱部不同位置的锚杆安装时的各个锚杆孔径和孔深、锚杆直径和长度、锚固剂投放的节数、搅拌时间的最低值和保持时间，施加预应力的最低值，以及不同位置锚杆与水平轴的夹角度数。

表2软岩巷道内不同位置锚杆安装时的参数

锚杆编号	10	11	12	13
					锚杆孔深/mm	2200	2200	2200	2200
锚杆孔径/mm	28	28	28	28
					锚杆长/mm	2400	2400	2400	2400
锚杆直径/mm	22	22	22	22
					搅拌时间/s	45	45	45	45
保持时间/s	50	50	50	50
					施加预应力/KN	80	80	80	80
放置药卷/B、C节数	11	11	11	11
					与水平轴角度/°	0	0	50	70

步骤6，锚杆的安装：

锚索安装结束后，进行锚杆孔的钻取，在软岩巷道两帮和拱部间隔一定距离按照预设的锚杆孔的长度进行钻孔，即为锚杆孔，孔眼偏斜率均要求控制在2％以内，锚杆孔的孔径大于相应锚杆的直径，锚杆孔与锚索孔间距500mm，锚杆与锚索反复循环穿插交替排布，安装锚杆的具体步骤为：

首先进行第一锚杆10的安装，先向第一锚杆10孔内依次投放1节B类中速和1节C类快速树脂药卷，拱部处锚杆孔内的树脂药卷利用支撑装置进行支撑，防止因为树脂药卷自身的重力作用而自动丢落，需确保托盘底部两个持力点是处于一个相对较为平整的岩面，然后使用锚杆安装机将锚杆送入第一锚杆10孔内，进行搅拌，搅拌时间不低于45s，搅拌结束后保持该状态50s，再安装托盘，然后拔下锚杆安装机，最后在树脂药卷凝固后通过锚杆张拉仪对锚杆施加不小于80KN的预应力。

按照第一锚杆10安装和支护方法，根据表2中的不同编号的锚杆进行不同锚杆相应参数安装支护，从下到上依次在软岩巷道的两帮和拱部安装第一锚杆10、第二锚杆11、第三锚杆12和第四锚杆13；其中第一锚杆10位于第一锚索1和第五锚索5中间，第二锚杆11位于第五锚索5和第六锚索6中间，第三锚杆12位于第七锚索7和第八锚索8中间，第四锚杆13位于第八锚索8和第九锚索9中间。

第1-4任一锚杆均为高强预应力锚杆。

步骤7，金属网14的铺设：

锚索和锚杆安装完毕后，利用锚索和锚杆外露部分铺挂固定金属网14，金属网14铺设在软岩巷道内表面，金属网14覆盖在软岩巷道的两帮和拱部，金属网14规格为2m×1m，材质为镀锌铁丝，直径为8mm，网孔为正方形。

步骤8，混凝土喷层15的浇筑：

金属网14铺设完成后，沿软岩巷道四周内部全部喷射浇筑混凝土喷层15，并找平；用于对软岩巷道进行加固，混凝土的强度选择C30，喷层厚度为120mm。

步骤9，可缩性U型钢拱型支架16的安装：

混凝土喷层15浇筑结束后，在软岩巷道内部架设可缩性U型钢拱型支架16，U型钢拱型可缩性支架尺寸与软岩巷道尺寸相适配，随着工作面推进超前应力集中区不断前移，此时应将可缩性U型钢拱形支架拆卸下来，再架设到超前应力集中区，该区位置位于工作面前方30～50m远，根据施工情况安装-拆卸-再安装可缩性U型钢拱形支架。

由上可以看出，本发明先在巷道底部布设带有孔洞的钢管支架21，钢管支架21在布设时分段设置，然后对钢管支架21进行锚索安装支护，再对软岩巷道两帮和拱部进行锚索和和锚杆的安装和支护，锚杆锚索突出的部分铺挂金属网14进行挂网固定并浇筑混凝土喷层15，最后再安装可缩性U型钢拱支架，随着工作面的持续推进，可缩性U型钢拱支架架设到超前应力集中区即工作面前方的30-50m处；本发明的钢管支架21和可缩性U型钢拱支架的加入能够很好地解决超前应力集中区强底膨、大变形的软岩巷道全锚支护结构与参数不匹配的现象，同时提升支护效果，降低失锚率，大幅提升井下工作人员的安全性；此外锚杆和锚索底部的类弹簧段22和轴身上的实心锥形铁23能够提升对锚固筋的充分搅拌，从而提升锚固剂的更好的锚固作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，所述支护结构包括：

钢管支架，所述钢管支架设置于软岩巷道底部，所述钢管支架为U型结构，U型结构的所述钢管支架包括左右两端竖直钢管支架的竖直部和中间弯曲钢管支架的弧形部，所述钢管支架上设有多个便于锚固件插入的孔洞，所述钢管支架内灌注有混凝土；

锚固件，所述锚固件包括多个锚索和锚杆，多个所述锚索和锚杆分布在软岩巷道的四周岩壁内，所述锚索和锚杆均通过所述钢管支架上的孔洞插入巷道外围所在的围岩内，用于对软岩巷道进行支护；

金属网，所述金属网通过所述锚固件外露部分进行固定，铺设在软岩巷道内表面，所述金属网覆盖在软岩巷道的两帮和拱部；

混凝土喷层，所述混凝土喷层覆盖于所述金属网外层及软岩巷道底部，用于对软岩巷道进行加固；

所述竖直钢管支架和所述弯曲钢管支架为一体成型结构；

所述锚索和锚杆底部均设有类弹簧段，用于对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌和释放岩层的瞬间地压；

可缩性金属支架，所述可缩性金属支架为可缩性U型钢拱型支架，所述可缩性U型钢拱型支架与软岩巷道尺寸相适配，所述可缩性U型钢拱型支架卡设于所述混凝土喷层的外侧，用于进一步对软岩巷道进行支护；

所述类弹簧段为多根钢筋经过反复弯折而成，所述类弹簧段固定在所述锚索和锚杆的底部；

所述类弹簧段预留有直线段，并通过直线段固定在所述锚索和锚杆的底部，便于所述类弹簧段在所述锚索和锚杆上进行固定。

2.如权利要求1所述的软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，所述锚索和锚杆的轴身均设有多个锥形铁，所述锥形铁通过底面与所述锚索和锚杆焊接固定，多个所述锥形铁均沿所述锚索和锚杆的轴身呈S型排布，便于对孔洞内的锚固剂进行充分的搅拌。

3.如权利要求1所述的软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，两个所述竖直钢管支架上均设有两对孔洞，每对孔洞均分布在所述竖直钢管支架的内侧和外侧，其中第一对孔洞位于所述竖直钢管支架的上部，且处于同一水平线，第二对孔洞位于所述竖直钢管支架与所述弯曲钢管支架的连接处，且圆心连线与水平轴具有一定夹角；

所述弯曲钢管支架上设有三对孔洞，每对孔洞均分布在所述弯曲钢管支架的内外侧，便于所述锚固件插入进围岩，三对孔洞在所述弯曲钢管上均匀排布。

4.如权利要求1所述的软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，所述类弹簧段的长度为10cm，预留的所述直线段长3cm。

5.如权利要求3所述的软岩巷道全长锚固支护结构，其特征在于，

位于所述竖直钢管支架和所述弯曲钢管支架上的内侧孔洞孔径均与所述锚索和锚杆直径一致，外侧孔洞孔径大于内侧孔洞孔径。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的软岩巷道全长锚固的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1，钢管支架的安装：

首先利用工具将巷道底部仰拱尺寸进行调整，以便钢管支架能顺利放入；调整好之后，根据钢管支架上各孔洞位置的高度和倾角参数，使用钻机在巷道底部、两帮及拱部按照预设的锚索的长度进行钻孔，即为锚索孔，锚索孔的孔径大于相应锚索的直径；钻孔结束后，先用木棍将锚索孔填堵，再对巷道底部喷射一定厚度的混凝土并找平，以便钢管支架放入后，下端面能够完全与混凝土接触，保证其底部均匀受力；最后再将填堵用的木棍取出，并将钢管支架依次放入巷道底部；

步骤2，钢管支架上水平方向锚索的安装：

首先在钢管支架预留的第一对孔洞位置处进行锚索支护，先对竖直钢管支架的位于水平方向的第一对孔洞处进行支护，左右两边对称支护，具体支护方法步骤为：

先向锚索孔内依次投放慢速、中速和快速树脂药卷，然后使用锚索安装机将锚索送入锚索孔内，进行一定时间的搅拌，搅拌结束后保持该状态一定时间，再安装托盘，然后拔下锚索安装机，最后在树脂药卷凝固后通过锚索张拉仪对锚索施加一定的预应力；

步骤3，钢管支架上倾斜和竖直方向锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，依次对竖直钢管支架的第二对孔洞位置处以及弯曲钢管支架上的倾斜孔洞和竖直孔洞进行锚索支护，支护方式是钢管支架两边对称进行，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入；

步骤4，钢管支架的注浆：

钢管支架上的锚索全部安装完成后，打开竖直钢管支架端部的端盖，进行注浆，先注入超细水泥浆，超细水泥浆液通过钢管支架外侧孔洞渗入锚索孔，待浆液渗入锚索孔底部时，改注高流态混凝土，直到钢管支架内全部注满，最后将端盖封闭；

步骤5，软岩巷道两帮及拱部锚索的安装：

采用步骤2所述的支护方法，从下到上依次对钢管支架上方两帮位置及拱部位置处安装锚索，锚索之间相隔一定距离，支护方式为两帮对称同时施工，以便软岩巷道受力均匀，便于锚索插入；

步骤6，锚杆的安装：

锚索安装结束后，进行锚杆孔的钻取，在软岩巷道两帮和拱部间隔一定距离按照预设的锚杆的长度进行钻孔，即为锚杆孔，锚杆孔的孔径大于相应锚杆的直径用于安装锚杆，锚杆与锚索穿插交替排布，安装锚杆的具体步骤为：

先向锚杆孔内依次投放中速和快速树脂药卷，拱部处的树脂药卷利用支撑装置进行支撑，然后使用锚杆安装机将锚杆送入锚杆孔内，进行一定时间的搅拌，搅拌结束后保持该状态一定时间，再安装托盘，然后拔下锚杆安装机，最后在树脂药卷凝固后通过锚杆张拉仪对锚杆施加一定的预应力；

步骤7，金属网的铺设：

锚索和锚杆安装完毕后，利用锚索和锚杆外露部分铺挂固定金属网；

步骤8，混凝土喷层的浇筑：

金属网铺设完成后，沿软岩巷道四周内部全部喷射浇筑混凝土喷层，并找平；

步骤9，可缩性U型钢拱型支架的安装：

混凝土喷层浇筑结束后，在软岩巷道内部架设可缩性U型钢拱型支架，可缩性U型钢拱型支架尺寸与软岩巷道尺寸相适配，随着工作面推进超前应力集中区不断前移，此时应将可缩性U型钢拱形支架拆卸下来，再架设到超前应力集中区，该区位置位于工作面前方且距离工作面为30～50m，根据施工情况安装-拆卸-再安装可缩性U型钢拱形支架。

7.如权利要求6所述的软岩巷道全长锚固的支护方法，其特征在于，步骤2中慢速树脂药卷为锚固稠度在45mm的凝胶时间为4min，即为A类锚固剂，单节药卷长1.0m；

中速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为3min，即为B类锚固剂，单节药卷长1.0m；

快速树脂药卷为锚固稠度在50mm的凝胶时间为150s，即为C类锚固剂，单节药卷长1.2m。

8.如权利要求6所述的软岩巷道全长锚固的支护方法，其特征在于，步骤2中，锚索安装过程中施加的预应力不小于120KN；

所述步骤6中，锚杆安装过程中施加的预应力不小于80KN。

9.如权利要求6所述的软岩巷道全长锚固的支护方法，其特征在于，步骤1中锚索孔孔眼偏斜率不超过2%；

步骤6中锚杆孔孔眼偏斜率不超过2%。