CN109736856B - 一种回采巷道支护装置及支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种回采巷道支护装置及支护方法。该回采巷道支护装置包括双层防护网和锚固装置，所述双层防护网包括依次叠加设置的柔性金属网和高刚度金属网，其中所述柔性金属网与巷道表面相接触，所述锚固装置依次穿过所述高刚度金属网、所述柔性金属网与所述巷道表面相连。本发明提供的回采巷道支护装置及支护方法，能够实现对巷道表面的有效支护，并能在支护初期最大限度的提供初始支护强度，提高支护效果，同时最大程度的反射冲击波，提供让压距离和较大的最终刚度，从而持续的发挥支护作用。

Description

一种回采巷道支护装置及支护方法

技术领域

本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及一种回采巷道支护装置及支护方法。

背景技术

随着煤炭开采条件的逐渐恶化，巷道越来越多的经历复杂构造、深部高应力、软弱、采动等复杂条件的考验，支护愈发困难。受煤岩力学特性及采动影响，许多巷道出现较强的矿压显现，表现为巷道掘进迎头附近区域或动压影响区域，煤炮或顶板岩层活动频繁，产生动载冲击波，对浅部围岩及支护系统产生持续性的破坏。巷道围岩劣化的主要过程为巷道浅部围岩及表面反复受动载冲击波影响后逐层破坏、破碎、扩容，并导致支护结构失效，进而巷道产生大变形，围岩失稳。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种回采巷道支护装置及支护方法，解决巷道受动载荷反复冲击情况下围岩不断破坏、劣化直至支护结构失效和围岩整体失稳的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种回采巷道支护装置，包括双层防护网和锚固装置，所述双层防护网包括依次叠加设置的柔性金属网和高刚度金属网，其中所述柔性金属网与巷道表面相接触，所述锚固装置依次穿过所述高刚度金属网、所述柔性金属网与所述巷道表面相连。

进一步地，所述锚固装置包括用于将所述双层防护网与所述巷道的顶板连接的若干第一锚杆组件和若干锚索组件，以及用于将所述双层防护网分别与所述巷道的两帮连接的若干第二锚杆组件。

进一步地，所述第一锚杆组件包括第一锚杆以及依次安装在所述第一锚杆上的第一拱形托板、第一调心球垫、第一减摩垫片、第一锚杆螺母，所述第一拱形托板设有第一安装孔，所述第一调心球垫设置于所述第一安装孔中，所述第一拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述第一锚杆的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的顶板相连，所述第一锚杆的第二端通过所述第一锚杆螺母进行紧固。

进一步地，所述第二锚杆组件包括第二锚杆以及依次安装在所述第二锚杆上的第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母，所述第二拱形托板设有第二安装孔，所述第二调心球垫设置于所述第二安装孔中，所述第二拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述第二锚杆的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的两帮相连，所述第二锚杆的第二端通过所述第二锚杆螺母进行紧固。

具体地，在所述第一拱形托板与所述高刚度金属网之间还设有第一护表构件托板，在所述第二拱形托板与所述高刚度金属网之间还设有第二护表构件托板，所述第一护表构件托板、所述第二护表构件托板均采用W钢带或W钢护板。

具体地，在所述第一锚杆和第二锚杆的第一端均设有锚杆锚固剂。

进一步地，所述锚索组件包括锚索以及依次安装在所述锚索上的第三拱形托板、第三调心球垫、锚索锚具，所述第三拱形托板设有第三安装孔，所述第三调心球垫设置于所述第三安装孔中，所述第三拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述锚索的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的顶板相连，所述锚索的第二端通过所述锚索锚具进行紧固。

具体地，在所述锚索的第一端设有锚索锚固剂。

具体地，若干所述第一锚杆组件与若干所述锚索组件间隔设置。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种回采巷道支护方法，该方法采用上述的回采巷道支护装置，该方法包括：

在巷道的顶板依次铺设柔性金属网和高刚度金属网；

通过第一锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上；

通过锚索组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上；

在巷道的两帮依次铺设柔性金属网和高刚度金属网；

通过第二锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的两帮上。

进一步地，通过第一锚杆组件将所述柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将第一锚杆打设在所述巷道的顶板中；

在所述第一锚杆上依次安装第一护表构件托板、第一拱形托板、第一调心球垫、第一减摩垫片、第一锚杆螺母，然后对所述第一锚杆螺母进行预紧。

进一步地，通过锚索组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将锚索打设在所述巷道的顶板中；

在所述锚索上依次安装第三拱形托板、第三调心球垫、锚索锚具，然后对所述锚索锚具进行预紧。

进一步地，通过第二锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的两帮上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将第二锚杆打设在所述巷道的两帮中；

在所述第二锚杆上依次安装第二护表构件托板、第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母，然后对所述第二锚杆螺母进行预紧。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的回采巷道支护装置及支护方法，通过在巷道表面上依次叠加的铺设柔性金属网和高刚度金属网，再通过锚固装置将柔性金属网和高刚度金属网锚固在巷道表面上，从而实现对巷道表面的有效支护，并能够在支护初期最大限度的提供初始支护强度，提高支护效果。

本发明在受到动载冲击时，能够有效形成整体支护作用，最大程度反射冲击波，提供让压距离和较大的最终刚度，持续的发挥支护作用。通过本发明提供的回采巷道支护装置及支护方法，动载冲击波的一部分被反射，一部分转化为低刚度柔性网格压缩势能，最终只有一小部分对巷道围岩造成损伤，从而有效减小冲击波的传递对浅部围岩的反复破坏，使得围岩损伤可控，巷道变形被控制在安全、合理的范围内。

附图说明

图1是本发明实施例回采巷道支护装置的结构示意图；

图2是本发明实施例回采巷道支护装置中第一锚杆组件在冲击影响前的示意图；

图3是本发明实施例回采巷道支护装置中第一锚杆组件在冲击影响后的示意图；

图4是本发明实施例回采巷道支护装置锚索组件在冲击影响前的示意图；

图5是本发明实施例回采巷道支护装置锚索组件在冲击影响后的示意图。

图中：1：双层防护网；101：柔性金属网；102：高刚度金属网；2：巷道；3：第一锚杆组件；301：第一锚杆；302：第一拱形托板；303：第一调心球垫；304：第一减摩垫片；305：第一锚杆螺母；306：第一护表构件托板；307：锚杆锚固剂；4：锚索组件；401：锚索；402：第三拱形托板；403：第三调心球垫；404：锚索锚具；405：锚索锚固剂；5：第二锚杆组件；6：动载荷冲击波。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-5所示，本发明实施例提供一种回采巷道支护装置，包括双层防护网1和锚固装置，所述双层防护网1包括依次叠加设置的柔性金属网101和高刚度金属网102，其中所述柔性金属网101与巷道表面相接触，所述锚固装置依次穿过所述高刚度金属网102、所述柔性金属网101与所述巷道表面相连。

其中，所述柔性金属网101的厚度范围为50-80mm。

其中，所述高刚度金属网102可以采用钢筋网。

本发明实施例所述的回采巷道支护装置，在巷道表面上依次叠加的铺设较厚的柔性金属网和高刚度的钢筋网，形成双层立体式、具有一定压缩量和较大边界刚度的复合网结构，再通过锚固装置将双层防护网1锚固在巷道表面上，从而实现对巷道表面的有效支护，并能够在支护初期最大限度的提供初始支护强度，提高支护效果。在受动载冲击时，能够有效形成整体支护作用，最大程度反射冲击波，提供让压距离和较大的最终刚度，持续的发挥支护作用。

进一步来说，所述锚固装置包括用于将所述双层防护网1与所述巷道2的顶板连接的若干第一锚杆组件3和若干锚索组件4，以及用于将所述双层防护网1与所述巷道2的两帮连接的若干第二锚杆组件5。

具体来说，若干所述第一锚杆组件3与若干所述锚索组件4间隔设置，从而实现对双层防护网1的有效锚固以及对巷道2顶板的有效支护。

具体来说，所述第一锚杆组件3包括第一锚杆301以及依次安装在所述第一锚杆301上的第一拱形托板302、第一调心球垫303、第一减摩垫片304、第一锚杆螺母305，所述第一拱形托板302设有第一安装孔，所述第一调心球垫303设置于所述第一安装孔中，所述第一拱形托板302与所述高刚度金属网102相接触，所述第一锚杆301的第一端穿过所述双层防护网1与所述巷道2的顶板相连，所述第一锚杆301的第二端通过所述第一锚杆螺母305进行紧固。

具体来说，所述第二锚杆组件5的结构与所述第一锚杆组件3的结构相同，具体包括第二锚杆以及依次安装在所述第二锚杆上的第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母。所述第二拱形托板设有第二安装孔，所述第二调心球垫设置于所述第二安装孔中，所述第二拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述第二锚杆的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的两帮相连，所述第二锚杆的第二端通过所述第二锚杆螺母进行紧固。

具体来说，在所述第一拱形托板302与所述高刚度金属网102之间还设有第一护表构件托板306，所述第一护表构件托板306采用W钢带或W钢护板。在所述第二拱形托板与所述高刚度金属网之间还设有第二护表构件托板，所述第二护表构件托板采用W钢带或W钢护板。本申请采用护表面积大、刚度较高的第一护表构件托板306和第二护表构件托板，能够有效扩大第一锚杆组件3和第二锚杆组件5的预应力作用范围，最大程度的均化第一锚杆组件3和第二锚杆组件5的预应力和工作阻力。

具体来说，在所述第一锚杆301和第二锚杆的第一端均设有锚杆锚固剂307，从而使第一锚杆301和第二锚杆能够更好的分别与巷道2的顶板和两帮连接固定。

进一步来说，所述锚索组件4包括锚索401以及依次安装在所述锚索401上的第三拱形托板402、第三调心球垫403、锚索锚具404，所述第三拱形托板402设有第三安装孔，所述第三调心球垫403设置于所述第三安装孔中，所述第三拱形托板402与所述高刚度金属网102相接触，所述锚索401的第一端穿过所述双层防护网1与所述巷道2的两帮相连，所述锚索401的第二端通过所述锚索锚具404进行紧固。

具体来说，在所述锚索401的第一端还设有锚索锚固剂405，从而使锚索401能够更好的分别与巷道2的两帮连接固定。

由于在动载荷冲击波影响下支护装置需要承受瞬间或短时内载荷的剧烈波动，因此要求所述第一锚杆组件3、锚索组件4和第二锚杆组件5具有高延伸率、高韧性和高承载力。

在本申请的具体实施例中，所述第一锚杆301和第二锚杆优先采用热处理工艺加工的左旋无纵肋螺纹钢锚杆，其最大力总延伸率不低于7.5％，冲击吸收功不小于90J。当然，也可以采用热轧工艺加工的左旋无纵肋螺纹钢锚杆，其最大力总延伸率不低于10％，冲击吸收功不小于40J。

为保持一定的压缩延伸性，所述第一拱形托板302和第二拱形托板的高度均不小于32mm，承载力均不小于所述第一锚杆301和第二锚杆的破断载荷。

在本申请的具体实施例中，所述锚索401采用高强度、低松弛钢绞线，优先采用1×19结构钢绞线，直径不小于20mm，整根钢绞线的最大力不小于479kN，最大力总延伸率不小于5％。

为保持一定的压缩延伸性，所述第三拱形托板402的高度不小于56mm，承载力不小于所述锚索401的最大力。

本发明实施例所述的回采巷道支护装置的工作原理如下：

动载荷冲击波6首先从深部围岩传递到浅部围岩、第一锚杆301、第二锚杆以及锚索401，进而再传递到第一护表构件托板306、第二护表构件托板以及双层防护网1，最终作用到整个支护装置及浅部围岩。本申请首先通过第一锚杆301、第二锚杆以及锚索401的高韧性和高延伸率，减小第一锚杆301、第二锚杆以及锚索401的受冲击破断概率。然后通过护表面积大、刚度较高的第一护表构件托板306、第二护表构件托板，有效扩大第一锚杆301以及第二锚杆的预应力作用范围，最大程度的均化第一锚杆301以及第二锚杆的预应力和工作阻力。然后通过立体复合式的双层防护网1，不仅能够起到均化预应力和工作阻力的作用，而且在较厚的柔性金属网的压缩作用下还能够实现让压，同时在高刚度的钢筋网的支护作用下还能保证让压距离不会无限制扩大，使得让压距离可控。

本申请所述的回采巷道支护装置，通过双层防护网1与锚固装置的结合共同形成立体式支护装置，不仅保证了支护装置的整体性能，而且能够有效反射入射冲击波，减小冲击波的传递对浅部围岩的反复破坏。

本申请所述的回采巷道支护装置，动载冲击波的一部分被反射，一部分转化为低刚度柔性网格压缩势能，最终只有一小部分对巷道围岩造成损伤，从而有效减小冲击波的传递对浅部围岩的反复破坏，使得围岩损伤可控，巷道变形被控制在安全、合理的范围内。

实施例二

本发明实施例还提供了一种回采巷道支护方法，该方法采用实施例一所述的回采巷道支护装置，该方法具体包括巷道顶板的支护步骤和巷道两帮的支护步骤。在施工时，通常先进行巷道顶板的支护，然后再进行巷道两帮的支护。

其中对巷道顶板进行支护时，具体包括如下步骤：

在巷道2的顶板依次铺设柔性金属网101和高刚度金属网102。

分别穿过高刚度金属网102、柔性金属网101将第一锚杆301打设在所述巷道2的顶板中。

在所述第一锚杆301上依次安装第一护表构件托板306、第一拱形托板302、第一调心球垫303、第一减摩垫片304、第一锚杆螺母305，然后对所述第一锚杆螺母305进行预紧，使第一锚杆螺母305预紧至预定扭矩。

分别穿过高刚度金属网102、柔性金属网101将锚索401打设在所述巷道2的顶板中。

在所述锚索401上依次安装第三拱形托板402、第三调心球垫403、锚索锚具404，然后对所述锚索锚具404进行预紧，使所述锚索401张拉至预定载荷。

在上述支护操作过程中，所述第一锚杆301与所述锚索401间隔设置，通常先进行第一锚杆组件3的锚固安装，然后再进行锚索组件4的锚固安装。

其中对巷道两帮进行支护时，具体包括如下步骤：

在巷道的两帮依次铺设柔性金属网101和高刚度金属网102，并将铺设在两帮的柔性金属网101与铺设在顶板的柔性金属网101进行连接，将铺设在两帮的高刚度金属网102与铺设在顶板的高刚度金属网102进行连接，从而形成对巷道顶板与两帮的整体支护。

分别穿过高刚度金属网102、柔性金属网101将第二锚杆打设在所述巷道2的两帮中。

在所述第二锚杆上依次安装第二护表构件托板、第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母，然后对所述第二锚杆螺母进行预紧，使第二锚杆螺母预紧至预定扭矩。

在对巷道2进行支护施工时，通常从外向内分区域逐渐的一排一排的依次施工。因此，在进行柔性金属网101和高刚度金属网102的铺设操作时，应当将后一排的柔性金属网101与前一排的柔性金属网101进行连接，将后一排的高刚度金属网102与前一排的高刚度金属网102进行连接，从而形成对巷道内部的整体支护作用。

综上所述，本发明实施例所述的回采巷道支护装置及支护方法，通过双层防护网和锚固装置的配合安装，从而实现对巷道表面的有效支护，并能够在支护初期最大限度的提供初始支护强度，提高支护效果。

本发明实施例所述的回采巷道支护装置及支护方法，在受到动载冲击时，能够有效形成整体支护作用，最大程度反射冲击波，提供让压距离和较大的最终刚度，持续、稳定的发挥支护作用。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种回采巷道支护装置，其特征在于，包括双层防护网和锚固装置，所述双层防护网包括依次叠加设置的柔性金属网和高刚度金属网，其中所述柔性金属网与巷道表面相接触，所述锚固装置依次穿过所述高刚度金属网、所述柔性金属网与所述巷道表面相连；

所述柔性金属网的厚度范围为50-80mm；

所述高刚度金属网采用钢筋网；

所述锚固装置包括用于将所述双层防护网与所述巷道顶板连接的若干第一锚杆组件和若干锚索组件，以及用于将所述双层防护网分别与所述巷道两帮连接的若干第二锚杆组件；

所述第一锚杆组件包括第一锚杆以及依次安装在所述第一锚杆上的第一拱形托板、第一调心球垫、第一减摩垫片、第一锚杆螺母，所述第一拱形托板设有第一安装孔，所述第一调心球垫设置于所述第一安装孔中，所述第一拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述第一锚杆的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的顶板相连，所述第一锚杆的第二端通过所述第一锚杆螺母进行紧固；所述第二锚杆组件包括第二锚杆以及依次安装在所述第二锚杆上的第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母，所述第二拱形托板设有第二安装孔，所述第二调心球垫设置于所述第二安装孔中，所述第二拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述第二锚杆的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的两帮相连，所述第二锚杆的第二端通过所述第二锚杆螺母进行紧固；

在所述第一拱形托板与所述高刚度金属网之间还设有第一护表构件托板，在所述第二拱形托板与所述高刚度金属网之间还设有第二护表构件托板，所述第一护表构件托板、所述第二护表构件托板均采用W钢带或W钢护板；

所述锚索组件包括锚索以及依次安装在所述锚索上的第三拱形托板、第三调心球垫、锚索锚具，所述第三拱形托板设有第三安装孔，所述第三调心球垫设置于所述第三安装孔中，所述第三拱形托板与所述高刚度金属网相接触，所述锚索的第一端穿过所述双层防护网与所述巷道的顶板相连，所述锚索的第二端通过所述锚索锚具进行紧固。

2.根据权利要求1所述的回采巷道支护装置，其特征在于，在所述第一锚杆和第二锚杆的第一端均设有锚杆锚固剂。

3.根据权利要求1所述的回采巷道支护装置，其特征在于，在所述锚索的第一端设有锚索锚固剂。

4.根据权利要求1所述的回采巷道支护装置，其特征在于，若干所述第一锚杆组件与若干所述锚索组件间隔设置。

5.一种回采巷道支护方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-4任一项所述的回采巷道支护装置，该方法包括：

在巷道的顶板上依次铺设柔性金属网和高刚度金属网；

通过第一锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上；

通过锚索组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上；

在巷道的两帮依次铺设柔性金属网和高刚度金属网；

通过第二锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的两帮上；

通过第一锚杆组件将所述柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将第一锚杆打设在所述巷道的顶板中；

在所述第一锚杆上依次安装第一护表构件托板、第一拱形托板、第一调心球垫、第一减摩垫片、第一锚杆螺母，然后对所述第一锚杆螺母进行预紧；

通过锚索组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的顶板上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将锚索打设在所述巷道的顶板中；

在所述锚索上依次安装第三拱形托板、第三调心球垫、锚索锚具，然后对所述锚索锚具进行预紧；

通过第二锚杆组件将柔性金属网和高刚度金属网锚固在所述巷道的两帮上，具体包括：

分别穿过高刚度金属网、柔性金属网将第二锚杆打设在所述巷道的两帮中；

在所述第二锚杆上依次安装第二护表构件托板、第二拱形托板、第二调心球垫、第二减摩垫片、第二锚杆螺母，然后对所述第二锚杆螺母进行预紧。

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