極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統的製作方法
2023-12-09 05:16:01
專利名稱：極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及礦山巷道支護領域，特別涉及一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統。
背景技術：
我國煤礦主要採用井工開採的方式，在煤層中開掘的巷道佔年開掘巷道總長度的80%以上，保持煤巷的長期穩定與安全對煤礦建設與高效、安全生產具有重要的現實意義。隨著我國煤礦開採深度及廣度的發展，煤巷斷面的增大，煤巷支護問題日益突出。煤礦巷道支護技術是礦井建設過程所必須面臨的關鍵技術，隨著煤礦產業的進一步發展，煤巖體所賦存的地質力學環境越來越複雜，煤巷斷面逐漸增大，煤巷軟弱複雜頂板增多，對煤巷支護技術提出了新的挑戰。隨著煤炭資源的進一步開發、礦井生產能力的不斷提高和煤礦開採深度的日益加大，深井高應力軟巖問題普遍出現，更加推動了煤炭系統的巷道支護問題研究向縱深層次發展，支護形式由過去的單一支護逐漸發展為多種支護形式和支護技術，產生並形成了以「聯合支護理論」和「鬆動圈理論」為代表的多個學派，為推動巷道支護理論的研究做出了重要貢獻。儘管國內外學者對煤巖體巷道工程進行了大量的科研工作，但是，由於巷道支護問題研究對象的複雜性和地質條件的多樣性，目前巷道支護設計仍然停留在經驗的工程類比基礎上，尚未形成統一的理論和支護系統。尤其是極軟弱頂板煤巷頂底板巖層較差，煤層強度相對較高，在煤層厚度較薄時，根本無法實施錨網支護，支護難度很大；並且矩形斷面回採巷道開挖後，頂板不太穩定且易塌落，並且錨杆僅能發揮懸吊作用，支護效果不明顯；巷道變形量大，支護困難，嚴重製約著巷道掘進效率與礦井生廣效率的提聞。
發明內容
本發明的目的是克服現有煤巷支護技術的不足，提供一種支護強度高、安全性高、經濟性好、適用強，巷道掘進效 率高，可較好地控制極軟弱頂板煤巷圍巖變形與頂板離層、滑移，防止大面積冒頂事故的發生，保證巷道圍巖與支護結構的長期穩定及安全的雙層錨固平衡拱支護系統。本發明採用以下技術方案:一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，巷道荒斷面刷大用以預留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設金屬網和鋼筋梯託梁，巷道頂板和巷幫安設錨杆，所述錨杆穿過金屬網和鋼筋梯託梁進入錨杆鑽孔，且採用錨固劑將錨杆錨入到煤層中，採用錨杆託盤對錨杆施加預緊力，形成錨網初次支護；在巷道頂板所述錨杆之間安設錨索，所述錨索穿過金屬網和鋼筋梯託梁進入錨索鑽孔，採用錨固劑將錨索錨入到煤層中，採用錨索託盤和鎖具對錨索施加預緊力，形成二次預應力錨索加強支護。進一步地，所述錨杆為高強螺紋鋼錨杆。進一步地，所述錨杆託盤和錨索託盤為拱形高強度託盤。進一步地，所述金屬網為冷拔鐵絲編制的菱形網。
進一步地，所述鋼筋梯託梁採用鋼筋焊接。進一步地，所述錨索採用高強度低鬆弛預應力鋼絞線製作。本發明的有益效果:在進行煤巷道掘進時，巷道荒斷面刷大，適當擴大掘進斷面，頂部和兩幫各預留一定的變形量，以允許巷道圍巖產生一定的變形，從而使圍巖中的高應力得到釋放，有利於降低圍巖集中應力，並使圍巖中高應力向更深部圍巖轉移，有利於圍巖穩定；將煤巷由矩形斷面改為切圓拱斷面(上部為圓拱，下部為矩形)，可提高煤巷開挖後圍巖的自穩能力和保證巷道具有足夠的使用空間，以及採用錨杆支護能在巷道拱頂形成有效地組合拱結構；在巷道頂板進行錨索加強支護，可在深部穩定煤層內形成深部承載拱，並通過錨杆與錨索在剛度、強度上的耦合，進而將錨杆淺部組合拱與錨索深部承載拱有效地組合在一起形成雙層錨固平衡拱結構。
圖1為本發明雙層錨固平衡拱支護結構示意圖。錨杆1、金屬網2、錨杆託盤3、錨索4、錨索託盤5、鋼筋梯託梁6。
具體實施方式
:下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，在所述極軟弱頂板條件下開挖煤巷時，對巷道荒斷面進行刷大，用以預留變形，以釋放圍巖中存在的高應力；巷道斷面為切圓拱斷面(上部為圓拱，下部為矩形)，提高開挖後圍巖的自穩能力；在所述巷道表面鋪設金屬網2 (錨網)及鋼筋梯託梁6，所述金屬網2優選冷拔鐵絲編制的菱形網，所述鋼筋梯託梁6優選採用鋼筋焊接，巷道頂板和巷幫安設錨杆I，所述錨杆I優選高強螺紋鋼錨杆，所述錨杆I穿過金屬網2和鋼筋梯 託梁6進入錨杆鑽孔，且採用錨固劑將錨杆錨入到煤層中，安裝錨杆託盤3並施加錨杆I預緊力，錨杆託盤3優選拱形高強度託盤，對所述煤巷完成錨網初次支護，對圍巖形成擠託作用；在所述錨網初次支護完成後，在巷道頂板兩排錨杆之間安設錨索4對巷道頂板與兩幫進行二次預應力錨索加強支護，錨索4優選採用高強度低鬆弛預應力鋼絞線製作，錨索4穿過金屬網和鋼筋託梁進入錨索鑽孔，採用錨固劑將錨索錨入到煤層中，並安裝錨索託盤5與鎖具，錨索託盤5優選拱形高強度託盤，通過張拉裝置對錨索4施加預緊力，將淺部破碎圍巖錨固到深部穩定煤層中；通過錨網與錨索4耦合，在拱頂形成雙層錨固平衡拱結構。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於在本技術領域的技術工人來說，在不脫離本發明技術原理前提下，還可以做出若干改進或替換，這些改進或替換也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，巷道荒斷面刷大用以預留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設金屬網和鋼筋梯託梁，巷道頂板和巷幫安設錨杆，所述錨杆穿過金屬網和鋼筋梯託梁進入錨杆鑽孔，且採用錨固劑將錨杆錨入到煤層中，採用錨杆託盤對錨杆施加預緊力，形成錨網初次支護；在巷道頂板所述錨杆之間安設錨索，所述錨索穿過金屬網和鋼筋梯託梁進入錨索鑽孔，採用錨固劑將錨索錨入到煤層中，採用錨索託盤和鎖具對錨索施加預緊力，形成二次預應力錨索加強支護。
2.根據權利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，所述錨杆為高強螺紋鋼錨杆。
3.根據權利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，所述錨杆託盤和錨索託盤為拱形高強度託盤。
4.根據權利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，所述金屬網為冷拔鐵絲編制的菱形網。
5.根據權利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，所述鋼筋梯託梁採用鋼筋焊接。
6.根據權利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，其特徵在於，所述錨索採用高強度低鬆弛預應力鋼 絞線製作。
全文摘要
本發明涉及一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，巷道荒斷面刷大用以預留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設金屬網和鋼筋梯託梁，巷道頂板和巷幫安設錨杆，所述錨杆穿過金屬網和鋼筋梯託梁採用錨固劑錨入到煤層中，採用錨杆託盤對錨杆施加預緊力，形成錨網初次支護；在巷道頂板所述錨杆之間安設錨索，所述錨索穿過金屬網和鋼筋梯託梁採用錨固劑錨入到煤層中，採用錨索託盤和鎖具對錨索施加預緊力，形成二次預應力錨索加強支護。該極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統，施工成本較低，針對極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護系統支護效果良好，是一種簡便、可行、經濟的煤巷支護系統。
文檔編號E21D11/18GK103233751SQ20131016621
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月7日 優先權日2013年5月7日
發明者韓立軍, 孟慶彬, 宗義江, 韓德明, 高廣運, 梅鳳清, 韓洪武, 孫景武, 馮偉, 張建, 周星 申請人:中國礦業大學