急傾斜煤層回採巷道封閉式圓環讓壓支護裝置及支護方法與流程
2023-07-30 15:38:46
本發明涉及一種急傾斜煤層回採巷道支護裝置及支護方法，特別涉及一種急傾斜煤層回採巷道封閉式圓環讓壓支護裝置及支護方法。
背景技術：
急傾斜煤層一般指傾角大於45°的煤層，急傾斜煤層回採巷道的圍巖介質一般都具有高度非均勻性和非連續性，存在著眾多的節理裂隙，特別是超前支承壓力作用下，使得圍巖具有非對稱變形和支護體不均勻受荷的特點，巷道易出現地層相互錯動、變形呈現高度非對稱性的特徵，冒頂現象異常突出，特別是急傾斜煤層開採上順槽的上幫和下順槽的下幫在應力集中的影響下表現出極不穩定特性，極大的增加了回採巷道支護作業的複雜性和困難性。
急傾斜煤層巷道基本上都是採用傳統的u型鋼可縮性支護裝置及支護方法或工字鋼支架支護裝置及支護方法，鋼支架一般不封閉成圓環，對高壓不均勻應力狀態不讓壓，適應性不強。目前使用較廣泛的是u型鋼可縮式拱形支護裝置、柔性可縮性工字鋼支護裝置、格柵可縮性支護裝置，上述這些支護裝置及支護方法各自都存在一些自身的缺陷，壓縮讓壓效果並不理想，不能達到良好的吸能讓壓效果，並且架設困難，適用性不強，傳統的支護方式及工藝難以解決急傾斜煤層回採巷道的支護問題，特別是急傾斜的無煤柱開採沿空留巷問題。
技術實現要素：
為了解決急傾斜煤層回採巷道支護裝置以及支護方法存在的上述技術問題，本發明旨在提供一種結構簡單、安全可靠、操作簡便、適用性強的高強度急傾斜煤層回採巷道封閉式圓環讓壓支護裝置及其支護方法。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種急傾斜煤層回採巷道封閉式圓環讓壓支護裝置，由至少三個孤形支撐件通過連接件首尾相接形成的圓環封閉式支護裝置。
作為優選，所述的連接件為連接套筒，包括至少兩個固定套筒和至少一個限位套筒。
作為優選，位於固定套筒內的連接件的連接接口為平行接口，通過緊固螺母進行伸縮調節，以適應不同尺寸的巷道。
作為優選，位於限位套筒內的連接件的連接接口為波紋狀接口，在伸縮的過程中起到吸能讓壓的作用。
作為優選，所述限位套筒具有開口，開口處設有加強緊固螺母4。
作為優選，所述固定套筒和固定套筒內的連接件的連接接口上具有多個配對的連接孔。
作為優選，所述的孤形支撐件為鋼製型材。
作為優選，所述波紋狀接口處的交錯接口長度不小於整體波紋長度的1/2，控制其能有10~30cm的壓縮距離。
作為優選，所述圓環封閉式支護裝置的側部具有u型槽。
一種採用所述的封閉式圓環讓壓支護裝置支護急傾斜煤層回採巷道的方法，其特徵是通過圓環封閉式支護裝置作為支護骨架，槽鋼作為支護骨架的連接杆，包括以下步驟：
（1）在巷道需要架設支護裝置的位置處挖好圓形斷面；
（2）在圓形斷面處先架設好多段孤形支撐件，並用連接件套筒和螺栓進行連接，形成圓環封閉式支護裝置；
（3）根據圓形巷道尺寸大小，調節連接件套筒內的連接接口，並用緊固螺栓固定，使支護裝置緊貼巷道巖壁；
（4）架設完成後按照巷道標定的腰線進行底部回填，並整平；
（5）在巷道需要全斷面高強封閉式支護的情況下，在每兩個圓環封閉式支護裝置的側部u型槽架設滿弧形槽鋼，預留圓環封閉式支護裝置讓壓所需的距離，即可實現全斷面封閉式高強度讓壓支護；在不需要全斷面高強支護情況下，可將鋪設適量的弧形槽鋼，外加金屬網進行巷道支護。
本發明的有益效果：本發明通過將孤形支撐件鋼製型材組合封閉成圓環，並且設置可吸能讓壓接口（即j1波紋狀接口），使得支護裝置能夠有效地實現保持一定支護阻力支護圍巖穩定的同時，又允許支護裝置產生一定的位移進行讓壓吸能，達到支護、吸能讓壓多重並舉的功能；設置的可伸縮接口（即j2平行接口）能讓支護裝置適應不同大小的巷道；此外，根據實際需要，工字鋼所具備的兩側u型槽能夠架設槽鋼，從而能夠對巷道形成全斷面封閉式整體支護。
附圖說明
圖1為本發明的整體結構示意圖；
圖2為本發明頂部j1波紋狀接口與套筒b-b剖面圖；
圖3為本發明底部j2平行接口與套筒a-a剖面圖；
圖4為本發明實施支護工字鋼架設結構示意圖；
圖5為本發明架設槽鋼整體結構及支護方法示意圖；
圖6為圖5中斷面圖。
圖中：1-g2工字鋼，2-限位套筒，3-固定套筒，4-緊固螺母，5-g1工字鋼，6-g3工字鋼，7-螺母孔，8-j1波紋狀接口，9-j2平行接口，10-回填矸石，11-弧形槽鋼。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進行進一步的詳細說明。
如圖1-6所示，包括g1工字鋼5、g2工字鋼1、g3工字鋼6、工字型連接固定套筒3、工字型連接限位套筒2以及緊固螺母4。
所述的支護裝置通過g1工字鋼5、g2工字鋼1、g3工字鋼6、工字型連接固定套筒3、工字型連接限位套筒2以及緊固螺母4組合封閉成圓環。所述的g2工字鋼1和g3工字鋼6上部j1波紋狀接口8為波紋狀，在壓縮位移(20~50cm)的過程中能夠起到吸能讓壓的作用。所述的工字型連接限位套筒2採用高剛度加厚型鋼板，不易變形，限位套筒底部設有加強緊固螺母4，方便位移的同時能夠很好地起到限制j1波紋狀接口8側向位移。所述的g1工字鋼5、g2工字鋼1與g3工字鋼6下部j2平行接口9為平行接口，通過緊固螺母4可進行伸縮調節，可適應不同大小的巷道。所述的工字鋼支護裝置兩側有u型槽，在每兩個支護裝置之間可架設弧形槽鋼11，並根據巷道來壓情況確定兩圓環支護裝置的距離l，也即是槽鋼11的長度，如此對巷道進行全斷面封閉式整體支護。
本發明的實施過程如下：首先，在巷道需要架設支護裝置的位置處開挖好圓形斷面，根據斷面大小選好支護裝置大小和型號；下一步，將g1工字鋼5架設在圓形巷道底部位置，對好中線。並將工字型連接固定套筒3分別套在g1工字鋼兩端，往工字鋼中間移到露出接口位置即可；下一步，架設g2工字鋼1，將g2工字鋼1下端對準j2平行接口9，對準拼接好後，將左邊的工字型連接固定套筒3往上移動到覆蓋j2平行接口9，並用緊固螺母4固定好；此時，需預先將工字型連接限位套筒4套在g2工字鋼1上，並往左移動到露出波紋狀接口位置即可；下一步，架設g3工字鋼6，將g3工字鋼6下端對準j2平行接口9，對準拼接好後，將右邊的工字型連接固定套筒3往上移動到覆蓋j2平行接口9，並用緊固螺母4固定好；此時，頂部的j1波紋狀接口8將部分閉合，閉合長度約佔整體接口長度的1/2左右；下一步，將工字型連接限位套筒4從g2工字鋼1上往頂部移動到完全覆蓋j1波紋狀接口8並且中線對正，並用緊固螺母4緊固加強，支護裝置架設完畢；此時，可通過工字型連接固定套筒3、緊固螺母4以及螺母孔7來調節兩側的j2平行接口9，使支護裝置儘可能貼近巷道巖壁；下一步，架設完成後進行底部矸石10回填，回填時按照巷道標定的腰線進行，回填後，底板平整，前後坡度要一致，軌道墊實，不得懸空；此時，若需要進行全斷面封閉式支護，可在每兩個工字鋼的兩側u型槽架設弧形槽鋼11，即可實現全斷面封閉式支護；最後，當巷道開始破壞變形時，圓環支護裝置受壓收縮，頂部j1波紋狀接口8受壓開始相對位移，支護裝置開始進行吸能讓壓支護。