CN109973113A - 一种冲击地压巷道非对称支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冲击地压巷道非对称支护方法，包括：根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的沿煤层法向的主作用力的方向；通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打，进而形成对巷道的非对称支护；通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施，确保巷道围岩的支护质量，进而完成对巷道非对称支护。本发明提供的支护方法仅在沿煤层法向的主作用力方向上加强支护，提高了支护效率及效果。

Description

一种冲击地压巷道非对称支护方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体涉及一种冲击地压巷道非对称支护方法。

背景技术

随着我国煤炭开采深度逐渐增大，深部矿井逐年增多，冲击地压发生频次和强度也逐年加剧。研究发现，冲击地压发生依次经历“冲击启动→冲击能量传递→冲击地压显现”三个阶段，其中，强力支护可以降低冲击地压显现阶段灾变程度。由冲击地压案例可知，冲击地压显现常常是具有方向性的，这个方向即为主作用力的方向。但是，目前冲击地压巷道的支护对主作用力的大小及方向考虑尚有不足，使得冲击地压巷道支护的针对性不强，降低了支护效率及效果。

综上所述，目前还没有一种可以考虑主作用力的大小及方向，集强支护与强让压效能于一体的，施工方便、适用性强、成本低的冲击地压巷道支护方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种冲击地压巷道非对称支护方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冲击地压巷道非对称支护方法，包括：

根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的沿煤层法向的主作用力的方向；

通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打锚索，进而形成对巷道的非对称支护；

通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施，确保巷道围岩的支护质量，进而完成对巷道非对称支护。

进一步的，在根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的主作用力的方向时，包括：

将巷道围岩内的垂直应力与构造应力作为边界条件，通过弹塑性力学及数值模拟方法，确定巷道围岩内的主作用力的方向沿煤层法向，即主作用力与水平方向的夹角和煤层倾角互余，进而确定巷道的增加支护强度及让压强度的方位。

进一步的，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护时，在巷道与主作用力的方向正对的位置处，分别铺设一层外层钢筋网，所述外层钢筋网由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，网孔尺寸为50mm×50mm，每片外层钢筋网尺寸为1200mm×1500mm，外层钢筋网之间的搭接长度为100mm。

进一步的，在巷道与主作用力的方向正对的位置处，分别铺设一层外层钢筋网时，包括：

将锚索托盘向内层钢筋网压住，并用钢环将锚索托盘的四周与内层钢筋网绑牢；

在巷道的拱腰和底部分别铺设一层外层钢筋网后，用钢环将外层钢筋网和内层钢筋网、锚索托盘绑牢，使得内层钢筋网和外层钢筋网形成一个整体。

进一步的，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打锚索时，包括：

在巷道与主作用力的方向正对的位置为巷道顶部或拱腰或帮部时，对与主作用力的方向正对的巷道顶部或拱腰或帮部处进行锚索的加密和加长；

在巷道与主作用力的方向正对的位置为巷道底板时，对与主作用力的方向正对的巷道底板处进行锚索的补打。

进一步的，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、帮部、底板、以及位于拱腰的非主作用力正对的位置处的进行支护时，所用的锚索的长度为4.3m、锚固长度为1950mm、预紧力为150kN，所用的内层钢筋网由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，其尺寸为1000mm×1300mm、网孔尺寸为100mm×100mm、两片内层钢筋网之间的搭接长度为50mm。

进一步的，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护时，位于与主作用力的方向正对的巷道上的进行加密和加长的锚索的长度、锚固长度和预紧力分别大于位于巷道上的其他锚索。

进一步的，位于与主作用力的方向正对的巷道上的进行加密和加长的锚索的长度为6.3m、锚固长度为3000mm、预紧力为170kN。

进一步的，在通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施时，包括：

在锚索工作阻力过大时，通过采取围岩大直径钻孔对锚索进行卸压调整；在锚索工作阻力过小时，通过补强支护保证巷道围岩的支护质量。

进一步的，在通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施后，还包括：

在巷道的围岩表面喷射混凝土，使巷道的围岩表面形成厚度为50-100mm的混凝土薄层，确保巷道表层煤岩体隔绝空气。

本发明提供的一种冲击地压巷道非对称支护方法，根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的沿煤层法向的主作用力的方向；通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打锚索，进而形成对巷道的非对称支护；通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施，确保巷道围岩的支护质量，进而完成对巷道非对称支护。本发明提供的支护方法仅在沿煤层法向的主作用力方向上加强支护，使得支护更有针对性，在加强支护结构防冲能力的同时，提高了支护效率及效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施案例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明示例性实施例的一种冲击地压巷道非对称支护方法的流程示意图；

图2为本发明示例性实施例的另一种冲击地压巷道非对称支护方法的流程示意图；

图3是本发明示例性实施例的一种冲击地压巷道非对称支护的示意图；

图4是本发明示例性实施例的又一种冲击地压巷道非对称支护的局部示意图。

图中：1-煤层，2-煤层倾角，3-巷道，4-锚索，5-内层钢筋网，6-主作用力，7-加密锚索，8-底板锚索，9-外层钢筋网，10-混凝土薄层，11-巷道煤壁，12-锚索托盘，13-钢环。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

如图1所示，一种冲击地压巷道非对称支护方法，包括：

S100、根据巷道3围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角2，确定巷道3围岩内的沿煤层1法向的主作用力6的方向，其具体包括：

将巷道3围岩内的垂直应力与构造应力作为边界条件，通过弹塑性力学及数值模拟方法，确定巷道3围岩内的主作用力6的方向沿煤层1法向，即主作用力6与水平方向的夹角和煤层倾角2互余，进而确定巷道3的增加支护强度及让压强度的方位。

S200、通过锚索4和内层钢筋网5对位于煤层1内的巷道3的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道3与主作用力6的方向正对的位置处，通过加密锚索7或底板锚索8进行锚索4的加密和加长和/或补打，进而形成对巷道的非对称支护。

作为一优选实施方式，在位于巷道3与主作用力6的方向正对的位置处，进行锚索4的加密和加长和/或补打锚索时，包括：

在巷道3与主作用力6的方向正对的位置为巷道3顶部或拱腰或帮部时，对与主作用力6的方向正对的巷道3顶部或拱腰或帮部处通过加密锚索7进行加密和加长；

如图3和4所示，在巷道3与主作用力6的方向正对的位置为巷道3底板时，对与主作用力6的方向正对的巷道3底板处通过底板锚索8进行补打，且底板锚索8的长度、锚固长度和预紧力均与巷道3上的锚索4相同。

其中，在通过锚索4、底板锚索8和内层钢筋网5对位于煤层1内的巷道3的顶部、帮部、底板、以及位于拱腰的非主作用力6正对的位置处的进行支护时，所用的锚索4和底板锚索8的长度为4.3m、锚固长度为1950mm、预紧力为150kN，所用的内层钢筋网5由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，其尺寸为1000mm×1300mm、网孔尺寸为100mm×100mm、两片内层钢筋网5之间的搭接长度为50mm。

作为一优选实施方式，在通过锚索4和内层钢筋网5对位于煤层1内的巷道3的顶部、拱腰、帮部进行支护时，在与主作用力6的方向正对的巷道3的位置处，分别铺设一层外层钢筋网9，外层钢筋网9由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，网孔尺寸为50mm×50mm，每片外层钢筋网9尺寸为1200mm×1500mm，外层钢筋网9之间的搭接长度为100mm，加铺外层钢筋网9的目的是增加让压强度。

具体的，如图2所示，在与主作用力6的方向正对的巷道3的位置处，分别铺设一层外层钢筋网9时，包括：

S201、将锚索托盘12向内层钢筋网5压住，并用钢环13将锚索托盘12的四周与内层钢筋网5绑牢；

S202、在巷道3的拱腰和底部分别铺设一层外层钢筋网9后，用钢环13将外层钢筋网9和内层钢筋网5、锚索托盘12绑牢，使得内层钢筋网5和外层钢筋网9形成一个整体，以形成局部强支护及强让压相结合的非对称支护结构，避免了锚索托盘12在瞬时强动载作用下弹出伤人，提高了支护结构的安全性。

进一步的，在通过锚索4和内层钢筋网9对位于煤层1内的巷道3的顶部、拱腰、帮部进行支护时，位于与主作用力6的方向正对的巷道3上的进行加密和加长的加密锚索7的长度、锚固长度和预紧力分别大于位于巷道3上的其他锚索4。

其中，位于与主作用力6的方向正对的巷道3上的进行加密和加长的加密锚索7的长度为6.3m、锚固长度为3000mm、预紧力为170kN。

S300、通过对巷道3的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索4、加密锚索7、底板锚索8的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施,确保巷道3围岩的支护质量，进而完成对巷道3非对称支护。

作为一优选实施方式，在通过对巷道3的顶部、拱腰、帮部和底板的锚索4、加密锚索7、底板锚索8的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施时，包括：

在锚索4、加密锚索7、底板锚索8工作阻力过大时，通过采取围岩大直径钻孔对锚索4、加密锚索7、底板锚索8分别进行卸压调整；

在锚索4、加密锚索7、底板锚索8工作阻力过小时，通过补强支护保证巷道3围岩的支护质量。

进一步的，在通过对巷道3的顶部、拱腰、帮部和底板的锚索4、加密锚索7、底板锚索8的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施后，还包括：

在巷道3的围岩表面喷射混凝土，使巷道3的围岩表面形成厚度为50-100mm的混凝土薄层10，确保巷道3表层煤岩体隔绝空气，避免煤岩体风化或震动下脱落，影响支护质量。

本发明提供的一种冲击地压巷道非对称支护方法，根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的沿煤层法向的主作用力的方向；通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打，进而形成对巷道的非对称支护；通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施，确保巷道围岩的支护质量，进而完成对巷道非对称支护，即为在主作用力的方向上利用加密和加长锚索，增大锚固长度和预紧力，提高支护强度，再利用加铺外层钢筋网，减小网孔尺寸，增加搭接长度，提高让压强度，最后在外层喷射混凝土，以保持支护质量，该方法能够加强冲击地压巷道对于主作用力方向上强动载及静载的抵抗能力，减弱冲击地压巷道的冲击危险性，使得支护更有针对性，在加强支护结构防冲能力的同时，提高了支护效率及效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，包括：

根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的沿煤层法向的主作用力的方向；

通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护；其中，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打，进而形成对巷道的非对称支护；

通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施，确保巷道围岩的支护质量，进而完成对巷道非对称支护。

2.根据权利要求1所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在根据巷道围岩内的垂直应力与构造应力、以及煤层倾角，确定巷道围岩内的主作用力的方向时，包括：

将巷道围岩内的垂直应力与构造应力作为边界条件，通过弹塑性力学及数值模拟方法，确定巷道围岩内的主作用力的方向沿煤层法向，即主作用力与水平方向的夹角和煤层倾角互余，进而确定巷道的增加支护强度及让压强度的方位。

3.根据权利要求2所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护时，在巷道与主作用力的方向正对的位置处，分别铺设一层外层钢筋网，所述外层钢筋网由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，网孔尺寸为50mm×50mm，每片外层钢筋网尺寸为1200mm×1500mm，外层钢筋网之间的搭接长度为100mm。

4.根据权利要求3所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在巷道与主作用力的方向正对的位置处，分别铺设一层外层钢筋网时，包括：

将锚索托盘向内层钢筋网压住，并用钢环将锚索托盘的四周与内层钢筋网绑牢；

在巷道的拱腰和底部分别铺设一层外层钢筋网后，用钢环将外层钢筋网和内层钢筋网、锚索托盘绑牢，使得内层钢筋网和外层钢筋网形成一个整体。

5.根据权利要求1所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在位于巷道与主作用力的方向正对的位置处，进行锚索的加密和加长和/或补打锚索时，包括：

在巷道与主作用力的方向正对的位置为巷道顶部或拱腰或帮部时，对与主作用力的方向正对的巷道顶部或拱腰或帮部处进行锚索的加密和加长；

在巷道与主作用力的方向正对的位置为巷道底板时，对与主作用力的方向正对的巷道底板处进行锚索的补打。

6.根据权利要求5所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、帮部、底板、以及位于拱腰的非主作用力正对的位置处的进行支护时，所用的锚索的长度为4.3m、锚固长度为1950mm、预紧力为150kN，所用的内层钢筋网由φ6mm钢筋上下编织焊接而成，其尺寸为1000mm×1300mm、网孔尺寸为100mm×100mm、两片内层钢筋网之间的搭接长度为50mm。

7.根据权利要求5所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在通过锚索和内层钢筋网对位于煤层内的巷道的顶部、拱腰、帮部进行支护时，位于与主作用力的方向正对的巷道上的进行加密和加长的锚索的长度、锚固长度和预紧力分别大于位于巷道上的其他锚索。

8.根据权利要求7所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，位于与主作用力的方向正对的巷道上的进行加密和加长的锚索的长度为6.3m、锚固长度为3000mm、预紧力为170kN。

9.根据权利要求1所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施时，包括：

在锚索工作阻力过大时，通过采取围岩大直径钻孔对锚索进行卸压调整；在锚索工作阻力过小时，通过补强支护保证巷道围岩的支护质量。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种冲击地压巷道非对称支护方法，其特征在于，在通过对巷道的顶部、拱腰、帮部和/或底板的锚索的工作阻力的分别实时监测，采取补强支护或卸压措施后，还包括：

在巷道的围岩表面喷射混凝土，使巷道的围岩表面形成厚度为50-100mm的混凝土薄层，确保巷道表层煤岩体隔绝空气。