CN112343633B - 一种回采巷道超前支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回采巷道超前支护方法，该支护方法包括以下步骤：步骤S1，在回采巷道的顶板岩层上钻取锚孔，在锚孔中安装锚索，锚索伸出顶板岩层；步骤S2，在锚索露出顶板岩层的部分安装可回收顶梁，可回收顶梁穿过锚索紧贴在顶板岩层上；步骤S3，在锚索露出可回收顶梁的部分安装恒阻让压装置，恒阻让压装置将可回收顶梁压紧在顶板岩层上；步骤S4，在锚索、可回收顶梁与恒阻让压装置使用完之后，通过可回收顶梁将锚索剪断，以回收恒阻让压装置与可回收顶梁。该支护方法有效降低了支护成本，操作简单，尤其适用于采煤工作面两边回采巷道的超前支护，较好地解决了单体液压支柱支护下占用巷道空间，耗费人力、物力等问题。

Description

一种回采巷道超前支护方法

技术领域

本发明属于岩土锚固和工程支护技术领域，具体涉及回采巷道超前支护方法。

背景技术

随着煤矿井下开采条件的日益复杂，巷道围岩在困难条件下往往表现出不可抗拒的大变形特征，尤其对于受剧烈采动影响的回采巷道，为保证安全生产，在工作面前方的一定范围需要进行再次支护。通常使用的单体液压支柱虽能起到较好的维护作用，但其不仅占用了大量的巷道空间，还耗费了大量的人力，严重影响生产作业的有效进行；另外常规锚索虽然可减少支护对巷道空间的影响，还具有强度高、控制范围大、可施加高预应力等优点，但其延伸性能和抗冲击性能很难适应围岩的剧烈变形。常规的回采巷道支护方法巷道空间占用较大。

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恒阻悬吊顶梁，以至少解决常规的回采巷道支护方法占用巷道空间较大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种回采巷道超前支护方法，该支护方法包括以下步骤：

步骤S1，在回采巷道的顶板岩层上钻取锚孔，在锚孔中安装锚索，所述锚索伸出顶板岩层；

步骤S2，在所述锚索露出顶板岩层的部分安装可回收顶梁，所述可回收顶梁穿过所述锚索紧贴在顶板岩层上；

步骤S3，在所述锚索露出所述可回收顶梁的部分安装恒阻让压装置，所述恒阻让压装置将所述可回收顶梁压紧在所述顶板岩层上；

步骤S4，在所述锚索、可回收顶梁与恒阻让压装置使用完之后，通过可回收顶梁将所述锚索剪断，以回收所述恒阻让压装置与所述可回收顶梁。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，在回采巷道的宽度方向上设置有至少一排可回收顶梁，所述可回收顶梁分段设置；

优选地，每段所述可回收顶梁的长度范围是1.3m-1.7m，每段所述可回收顶梁上穿过的锚索数量至少为两根。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述可回收顶梁包括箱型顶梁与剪断器，所述剪断器设置在所述箱型顶梁的防护空间之内，所述剪断器包括液压缸、滑移垫片和剪切头，所述剪切头上设置有孔洞用于供所述锚索穿过，所述液压缸包括油缸内筒与油缸外筒；

所述锚索穿过所述剪切头上的孔洞与所述油缸内筒，所述锚索贯穿所述箱型顶梁。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，在安装所述可回收顶梁时利用单体液压支柱临时顶撑可回收顶梁，使可回收顶梁紧贴顶板岩层。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述恒阻让压装置包括金属管与锥形锁具，所述金属管的内壁上设置有螺纹，在螺纹内设置有弹簧；

所述油缸内筒贯穿所述箱型顶梁的下部底板，所述金属管套设在所述锚索外围，且与所述油缸内筒的下端部连接；所述锥形锁具位于所述金属管的下方，且位于所述锚索和所述金属管之间，所述锥形锁具紧固在所述锚索上并压紧所述金属管，以将所述可回收顶梁压紧在顶板岩层上；所述锥形锁具安装完成之后，可拆除所述单体液压支柱。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述金属管顶部的外围安装有垫板，所述垫板与所述可回收顶梁的下部底板接触连接，用于挡止所述金属管上移对所述油缸内筒和所述剪切头形成挤压。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述金属管外径大于所述油缸内筒的最大外径，所述金属管的上端面与所述可回收顶梁的下部底板接触连接形成挡止结构，用于挡止所述金属管上移。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述锥形锁具的内部安装有楔形块；在安装所述锥形锁具时，先将中空的所述锥形锁具套在所述锚索的外围，将锥形锁具抵在所述金属管的下部，然后在所述锥形锁具与所述锚索之间安装楔形块，以将所述锥形锁具固定在所述锚索上。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述剪切头包括两个金属块，所述金属块为L型；

所述金属块的横边相互叠放，在两个所述金属块的横边上均设置有孔洞；两个所述金属块的竖边分别与滑移垫片的两端滑动配合，所述金属块的竖边与所述油缸内筒之间的距离沿向上方向不断缩短。

如上所述的回采巷道超前支护方法，优选地，所述油缸外筒上设置有进油口与出油口；

在剪断锚索时，将所述油缸外筒上的进油口与出油口分别连接进油管路与出油管路，油缸外筒向上顶推所述滑移垫片，所述滑移垫片向所述锚索径向方向顶推所述剪切头，以使剪切头向两侧移动沿锚索径向对锚索进行剪切。

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：

本发明提供的回采巷道超前支护方法，能够便于恒阻悬吊顶梁的安装，实现恒阻悬吊顶梁的回收再利用，有效降低了支护成本，该超前支护方法操作简单，尤其适用于采煤工作面两边回采巷道的超前支护，较好地解决了单体液压支柱支护下占用巷道空间，耗费人力、物力等问题，当工作面后方巷道需进行放顶处理时，该超前支护方法还能够较好地解决常规支护下巷道放顶困难的问题。

在该超前支护方法中使用恒阻让压装置，使得锚索在受到较大作用力时，锚索能够带动锥形锁具在金属管中滑动，避免了锚索受较大应力而被拉断；实现了锚索在恒定高强支护阻力下的持续让压，有效缓解了瞬时冲击力对索体的损伤，而且该恒阻让压装置的让压范围可根据工程情况进行设定，解决了围岩大变形和冲击载荷条件下传统锚索易破断的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中恒阻悬吊顶梁的安装示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明实施例中可回收顶梁的结构示意图；

图4为本发明实施例中L型金属块的结构示意图；

图5为本发明实施例中滑移垫片的结构示意图；

图6为本发明实施例中恒阻让压装置的结构示意图。

图中：1、恒阻让压装置；2、可回收顶梁；3、金属管；4、弹簧；5、锥形锁具；51、楔形块；6、剪断器；7、箱型顶梁；8、油缸外筒；9、滑移垫片；10、垫板；11、锚索；12、围岩；13、螺纹；14、孔洞；15、进油口；16、出油口；17、油缸内筒；18、阻隔塞；19、金属块。

具体实施方式

下面将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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

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。

根据本发明的具体实施例，如图1-6所示，本发明提供一种回采巷道超前支护方法，该支护方法使用恒阻悬吊顶梁对回采巷道进行支护，该支护方法不仅占用巷道空间较小，而且能够实现对恒阻悬吊顶梁的回收再利用。恒阻悬吊顶梁包括可回收顶梁2与恒阻让压装置1，可回收顶梁2与恒阻让压装置1均套在锚索11的外露端(即锚索11露出围岩12的部分)；可回收顶梁2包括剪断器6与箱型顶梁7；箱型顶梁7紧贴围岩12设置，剪断器6设置在箱型顶梁7的防护空间之内，剪断器6套在锚索11的外露端，剪断器6用于剪断锚索11回收恒阻悬吊顶梁。

剪断器6包括液压缸、滑移垫片9以及剪切头，液压缸用于提供剪切锚索11的剪断力；液压缸的输出端与滑移垫片9连接，以带动滑移垫片9沿锚索11轴向方向运动；剪切头套设在锚索11的外围，剪切头与滑移垫片9滑动配合，滑移垫片9推动剪切头朝向锚索11径向运动以剪切锚索11。剪切头将锚索11剪断，从而能够实现恒阻悬吊顶梁的回收利用，降低了巷道的支护成本。

液压缸包括油缸内筒17与油缸外筒8，油缸内筒17套设在锚索11上，油缸内筒17的上端与剪切头抵接；油缸外筒8设置在油缸内筒17的外围，油缸外筒8为液压缸的输出端。油缸外筒8上设置有进油口15与出油口16，通过进油口15与出油口16连接油路以控制油缸外筒8相对于油缸内筒17的移动，油缸外筒8与油缸内筒17之间形成油腔，油腔内设置有阻隔塞18，阻隔塞18位于进油口15与出油口16之间，阻隔塞18将油腔分隔成上下两个油腔，通过上油腔与下油腔内油量的变化驱动油缸外筒的上下运动。液压缸结构较为简单，而且能够提供较大的压力，便于剪切头剪切锚索11。

滑移垫片9套设在油缸内筒17的外围，滑移垫片9沿油缸内筒17导向滑动，使得滑移垫片9的滑动更加的平稳，进而保证剪切头平稳的进行剪切。

剪切头包括两个金属块19，金属块19为L型结构，L型的金属块19包括横边与竖边；两个金属块19的横边相互叠放，金属块19的横边上设置有孔洞14，锚索11从孔洞14中穿过；孔洞14处设置有坡口，坡口即在金属块19上形成厚度较薄的边(较为锋利的边)，以便于切割锚索11。如图3所示，两个金属块19套设在锚索11外围时，限定两个金属块19横边的重合面与锚索11的轴线相交部的中心为中心点，两个孔洞14上的坡口围绕该中心点呈中心对称，也即两个坡口形成相对设置的两个锋利边，类似于剪刀的两个锋利的边相对设置，使得锚索11的剪切更加的容易。

两个金属块19的竖边分别与滑移垫片9的两端滑动配合，所述金属块的竖边与所述油缸内筒之间的距离沿向上方向不断缩短，即金属块19的竖边与滑移垫片9之间的滑动面与锚索11的轴向方向具有夹角，夹角为锐角，也即，滑移垫片9与金属块19竖边的接触面为倾斜面，滑移垫片9的轴向上移，推动两个金属块19沿径向相反的方向向外移动，从而提供剪切锚索11的剪切力。

箱型顶梁7为工字钢，优选地，箱型顶梁7是有两块型号相同的工字钢焊接而成，剪断器6设置在工字钢的防护空间之内，使得剪断器6被工字钢完全保护起来。

恒阻让压装置1固定于可回收顶梁2的下部，并禁锢于锚索11的外露端，恒阻让压装置1包括金属管3、弹簧4与锥形锁具5，金属管3套设在锚索11的外围，金属管3的内壁上设有螺纹13，螺纹13为梯形螺纹13，梯形螺纹13的内底边长相对较小。弹簧4设置在螺纹13内，弹簧4与螺纹13的两梯形侧边相切；锥形锁具5设置在锚索11上，锥形锁具5紧固于金属管3的管口处，锥形锁具5的最小内径小于金属管3的内径，锥形锁具5的最大内径与金属管3的内径相同。在锥形锁具5与锚索11之间设置有楔形块51，楔形块51的楔形尖端部朝上，在锚索11带动锥形锁具5向上运动，在楔形块51的作用下，锥形锁具5更加紧固在锚索11上，保证了锥形锁具5牢固固定在锚索11上。

当围岩12变形，施加给锚索11较大应力时，锚索11能够带动锥形锁具5在金属管3内部运动，实现了锚索11在恒定高强支护阻力下的持续让压，避免了锚索11受巨大应力而受损断裂。

液压缸中的油缸内筒17与金属管3为一体结构，使得整个金属管3的整体性更好，结构强度更高，而且减少了整个恒阻悬吊顶梁中的结构部件。在其他实施例中，油缸内筒17与金属管3也可以通过螺纹可拆连接在一起(如图2和图3中所示)，可拆连接便于恒阻悬吊顶梁的安装拆分。在金属管3的外围设置有垫板10，垫板10可通过螺纹连接在金属管3的外壁上，垫板10与箱型顶梁7的底部底板相互挡止配合，在锚索11带动锥形锁具5向上运动时，由于垫板10与箱型顶梁7之间的挡止作用，使得摩擦力不会带动金属管3及其固定在一起的油缸内筒17向上挤压金属块19，保证两个金属块19不会受到较大静摩擦力，而便于金属块19发生相对位移以剪切锚索11。

优选地，油缸内筒8与锚索11之间还设置有弹簧，油缸内筒8的内径与金属管3的内径相等，在油缸内筒8的内径上设置有梯形螺纹，在梯形螺纹内设置有弹簧4，也即弹簧4从金属管3贯通至油缸内筒8中。油缸内筒8中设置弹簧，使金属管3中的弹簧长度能够一直延伸到油缸内筒8之中，使得锥形锁具5能够一直滑动到油缸内筒8之中，也即增加了锥形锁具5在金属管3与油缸内筒8中的滑动行程，使得锚索11能够适应较大范围的围岩变形。

在使用恒阻悬吊顶梁时，先在巷道内打孔并安装锚索11，待锚固剂凝固后，将可回收顶梁2与恒阻让压装置1依次穿过锚索11的外露端，可回收顶梁2紧贴顶板岩层的围岩12，锥形锁具5锁紧于恒阻让压装置1的底部。当围岩12发生变形时，围岩12变形带动锚索11发生位移，锚索11带动锥形锁具5运动，锥形锁具5先挤压弹簧4，当锚索11变形到一定值时，弹簧4被完全挤压到螺纹13内，此时锚索11带动锥形锁具5在金属管3内滑动；避免了锚索11受应力较大而受损拉断，从而实现围岩12压力的释放与锚索11恒定阻力的支护。

本申请的回采巷道超前支护方法包括以下步骤：

步骤S1，在回采巷道的顶板岩层上钻取锚孔，在锚孔中安装锚索11，在回采巷道的宽度方向上设置有至少一排锚索11。锚索11伸出顶板岩层，锚索11伸出顶板岩层的长度长于可回收顶梁2的厚度与恒阻让压装置的轴向长度之和，也即锚索11伸出顶板岩层的部分预留出足够的长度，便于安装可回收顶梁2与恒阻让压装置1。

步骤S2，将可回收顶梁组装完成，也即将剪断器安装在箱型顶梁的防护空间之内。在锚索11露出顶板岩层的部分安装可回收顶梁，可回收顶梁穿过锚索11紧贴在顶板岩层上。

在回采巷道的宽度方向上至少设置有一排可回收顶梁2，可回收顶梁2分段设置，也即可回收顶梁2的排数与锚索11在回采巷道宽度方向上的排数相对应每排锚索11上安装有多段可回收顶梁2，每段可回收顶梁2的长度范围是1.3m-1.7m(可选取1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m等)，每段可回收顶梁2上穿过的锚索11的数量根据锚索11至少为两根，具体的，每段可回收顶梁2上穿过的锚索11数量根据锚索11的实际支护参数选取。将可回收顶梁2分段进行安装，每一段可回收顶梁2长度不会过长，从而便于可回收顶梁2的安装。

安装可回收顶梁时，将锚索11依次穿过金属块19上的孔洞14、油缸内筒17的轴向中心，使锚索11在竖直方向贯穿整个可回收顶梁2，然后利用单体液压支柱临时顶撑可回收顶梁2，以将可回收顶梁2紧贴回采巷道的顶板岩层。

步骤S3，在锚索11露出可回收顶梁2的部分安装恒阻让压装置1，恒阻让压装置将可回收顶梁压紧在顶板岩层上。金属管19的外围安装垫板10，垫板10与可回收顶梁2的下部底板接触连接，用于相互挡止金属管3上移对油缸内筒17和剪切头形成挤压。油缸内筒17贯穿箱型顶梁7的下部底板，将金属管19套设在锚索11的外围，金属管19与油缸内筒17的下端部连接；金属管19安装在油缸内筒17的下端，金属管19与油缸内筒17螺纹连接。

在其他实施例中，可以不设置垫板10，此时金属管19外径大于油缸内筒17的最大外径，金属管3的上端面与可回收顶梁2的下部底板接触连接形成挡止结构，用于挡止金属管3上移相互挡止；也即金属管19与油缸内筒17之间形成台阶，金属管19的上端面(即台阶面)与可回收顶梁2的下部相互挡止。从而使得锥形锁具5与金属管3之间的摩擦力，不会带动金属管3及其固定在一起的油缸内筒17向上挤压金属块19，保证两个金属块19不会受到较大静摩擦力，而便于金属块19发生相对位移以剪切锚索11。

将锥形锁具5紧固在锚索11上，锥形锁具5位于金属管3的下方，且锥形锁具5位于锚索11和金属管3之间，锥形锁具5紧固在锚索11上并压紧金属管3，以将可回收顶梁2压紧在顶板岩层上；锥形锁具5的内部安装有楔形块51；在安装锥形锁具5时，先将中空的锥形锁具5套在锚索11的外围，将锥形锁具5抵在金属管3的下部，然后在锥形锁具5与锚索11之间安装楔形块51，以将锥形锁具5固定在锚索11上。锥形锁具5安装完成之后，可拆除单体液压支柱。

步骤S4，在锚索11、可回收顶梁与恒阻让压装置使用完之后，通过可回收顶梁2将锚索11剪断，以回收恒阻让压装置1与可回收顶梁2。具体的，将油缸外筒8上的进油口15与出油口16分别连接进油管路与出油管路，通过进油口15向液压缸中进油，出油口16从液压缸中出油，从而使得油缸外筒8向上运动，油缸外筒8顶推滑移垫片9沿锚索11轴向向上移动，滑移垫片9顶推金属块19沿锚索11径向向外移动，使得金属块19对锚索11进行剪切，当剪切力超过锚索11的极限强度时，锚索11被剪断，使得恒阻悬吊顶梁与锚索11相互分离，从而实现整个恒阻悬吊顶梁的回收与再利用。

综上所述，本发明提供的回采巷道超前支护方法，能够便于恒阻悬吊顶梁的安装，实现恒阻悬吊顶梁的回收再利用，有效降低了支护成本，该超前支护方法操作简单，尤其适用于采煤工作面两边回采巷道的超前支护，较好地解决了单体液压支柱支护下占用巷道空间，耗费人力、物力等问题，当工作面后方巷道需进行放顶处理时，该超前支护方法还能够较好地解决常规支护下巷道放顶困难的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回采巷道超前支护方法，其特征在于，该支护方法包括以下步骤：

步骤S1，在回采巷道的顶板岩层上钻取锚孔，在锚孔中安装锚索，所述锚索伸出顶板岩层；

步骤S2，在所述锚索露出顶板岩层的部分安装可回收顶梁，所述可回收顶梁穿过所述锚索紧贴在顶板岩层上；

步骤S3，在所述锚索露出所述可回收顶梁的部分安装恒阻让压装置，所述恒阻让压装置将所述可回收顶梁压紧在所述顶板岩层上；

步骤S4，在所述锚索、可回收顶梁与恒阻让压装置使用完之后，通过可回收顶梁将所述锚索剪断，以回收所述恒阻让压装置与所述可回收顶梁；

所述可回收顶梁包括箱型顶梁与剪断器，所述剪断器设置在所述箱型顶梁的防护空间之内，所述剪断器包括液压缸、滑移垫片和剪切头，所述剪切头上设置有孔洞用于供所述锚索穿过，所述液压缸包括油缸内筒与油缸外筒；

所述锚索穿过所述剪切头上的孔洞与所述油缸内筒，所述锚索贯穿所述箱型顶梁。

2.根据权利要求1所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，在回采巷道的宽度方向上设置有至少一排可回收顶梁，所述可回收顶梁分段设置。

3.根据权利要求2所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，每段所述可回收顶梁的长度范围是1.3m-1.7m，每段所述可回收顶梁上穿过的锚索数量至少为两根。

4.根据权利要求3所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，在安装所述可回收顶梁时利用单体液压支柱临时顶撑可回收顶梁，使可回收顶梁紧贴顶板岩层。

5.根据权利要求4所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述恒阻让压装置包括金属管与锥形锁具，所述金属管的内壁上设置有螺纹，在螺纹内设置有弹簧；

所述油缸内筒贯穿所述箱型顶梁的下部底板，所述金属管套设在所述锚索外围，且与所述油缸内筒的下端部连接；所述锥形锁具位于所述金属管的下方，且位于所述锚索和所述金属管之间，所述锥形锁具紧固在所述锚索上并压紧所述金属管，以将所述可回收顶梁压紧在顶板岩层上；所述锥形锁具安装完成之后，可拆除所述单体液压支柱。

6.根据权利要求5所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述金属管顶部的外围安装有垫板，所述垫板与所述可回收顶梁的下部底板接触连接，用于挡止所述金属管上移对所述油缸内筒和所述剪切头形成挤压。

7.根据权利要求5所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述金属管外径大于所述油缸内筒的最大外径，所述金属管的上端面与所述可回收顶梁的下部底板接触连接形成挡止结构，用于挡止所述金属管上移。

8.根据权利要求5所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述锥形锁具的内部安装有楔形块；在安装所述锥形锁具时，先将中空的所述锥形锁具套在所述锚索的外围，将锥形锁具抵在所述金属管的下部，然后在所述锥形锁具与所述锚索之间安装楔形块，以将所述锥形锁具固定在所述锚索上。

9.根据权利要求3所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述剪切头包括两个金属块，所述金属块为L型；

所述金属块的横边相互叠放，在两个所述金属块的横边上均设置有孔洞；两个所述金属块的竖边分别与滑移垫片的两端滑动配合，所述金属块的竖边与所述油缸内筒之间的距离沿向上方向不断缩短。

10.根据权利要求9所述的回采巷道超前支护方法，其特征在于，所述油缸外筒上设置有进油口与出油口；

在剪断锚索时，将所述油缸外筒上的进油口与出油口分别连接进油管路与出油管路，油缸外筒向上顶推所述滑移垫片，所述滑移垫片向所述锚索径向方向顶推所述剪切头，以使剪切头向两侧移动沿锚索径向对锚索进行剪切。

Images