一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术

摘要

本发明公开一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术，包括以下步骤：设计巷道净断面尺寸，确定煤层巷道预留断面尺寸，在煤层中沿煤层顶板掘进预留断面尺寸的矩形巷道；对掘出的煤层巷道进行锚杆、锚索与金属网基本支护，在巷道周边形成锚固承载体，要求两帮上部锚索向上倾斜锚入顶板岩层；采用U36型钢制作直角可缩棚，对巷道围岩移动变形进行监测，当监测点围岩变形量达到设计变形值时，进行直角可缩棚架设，直角可缩棚排距与锚杆支护排距相等且交错间隔布置；直角可缩棚间采用拉杆固定，直角可缩棚受力可缩量大小依靠卡箍紧固程度与可缩横梁、可缩左立柱、可缩右立柱、可缩中立柱的两节U36型钢重叠间距来实现，间隔拆棚重新架设完成施工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大变形巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下采矿工程极软煤层巷道支护技术。

背景技术

煤层开采要求在煤层中掘进巷道，煤层巷道围岩稳定性则决定了煤炭的安全与高效开采，但在一些水平或近水平极软煤层巷道中，由于巷道锚杆-锚索的主动无预空支护及巷道破顶环形U型钢棚支护的存在，使得一些极软煤层巷道出现两帮极软煤体向巷道内的整体移动与破碎顶板的弯曲下沉，严重影响了巷道的功能要求与服务年限。因此，寻找新的合理的方法对极软煤层巷道进行围岩控制显得尤为重要。

目前，煤层巷道采用较多支护方法为锚杆-锚索主动支护，使浅部围岩形成锚固承载体，同时阻止巷道围岩的变形破坏以发挥围岩的自承力。在巷道围岩锚杆-锚索主动支护难以达到有效控制情况下，多数会采用锚杆-锚索主动支护配合单体支柱或配合环形钢棚被动支护的方法。而在极软煤层巷道中，锚杆-锚索支护方法难以使巷道浅部围岩形成锚固承载体，锚杆-锚索的主动支护作用难以得到有效发挥；锚杆-锚索主动支护配合巷道中部打单体支柱仍难以对两帮极软煤层整体移动变形进行有效控制；而U型钢棚支护多采用拱形架支护，在顶底板岩性不一与顶板完整性受到破坏情况下，较多出现U型钢棚受力不均产生扭曲变形，使得型钢棚拆架困难与重复利用率降低，形成巷道维修难度大及支护成本高的局面。

本发明基于极软煤层巷道保证顶板完整性、预空卸压、锚固承载与直角可缩棚让压承载的围岩稳定控制思想，提出一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术，采用预留断面基本锚网支护配合直角可缩棚的方法，以达到锚网支护巷道围岩的整体移动变形卸压、锚固承载与直角可缩棚让压再承载，实现巷道围岩的稳定。该方法将巷道预空卸压、锚固承载与直角可缩棚让压再承载相结合，不仅使围岩压力得到释放，同时，也利于直角可缩棚的拆解复架，降低了支护成本，促进了巷道围岩稳定。

发明内容

本发明针对现有极软煤层巷道锚网支护及锚网配拱形棚支护易造成两帮整体移动变形与顶板破碎下沉难以达到巷道围岩稳定的不足，提出一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术，旨在解决极软煤层巷道常规支护方法造成两帮整体移动变形及顶板破碎下沉量大的支护难题，以降低支护成本，实现巷道围岩稳定。

为实现上述目的，本发明基于极软煤层巷道保证顶板完整性、预空卸压、锚固承载与直角可缩棚让压承载的围岩稳定控制思想，其采取的技术方案是：设计巷道净断面尺寸，要求巷道净断面尺寸满足巷道基本功能要求，确定煤层巷道预留断面尺寸，在煤层中沿煤层顶板掘进预留断面尺寸的矩形巷道；对掘出的煤层巷道进行锚杆、锚索与金属网基本支护，在巷道周边形成锚固承载体，要求两帮上部锚索向上倾斜锚入顶板岩层；采用U36型钢制作直角可缩棚，对巷道围岩移动变形进行监测，当监测点围岩变形量达到设计变形值时，对极软煤层巷道进行直角可缩棚架设，直角可缩棚排距与锚杆支护排距相等且交错间隔布置；直角可缩棚之间采用拉杆进行固定，直角可缩棚受力可缩量大小依靠卡箍紧固程度与可缩横梁、可缩左立柱、可缩右立柱、可缩中立柱的两节U36型钢重叠间距来实现，通过间隔拆棚重新架设可缩直角棚完成施工。

该技术主要包括以下步骤：

步骤一，设计巷道净断面尺寸，要求巷道净断面尺寸满足巷道基本功能要求，确定煤层巷道预留断面尺寸，在煤层中沿煤层顶板掘进预留断面尺寸的矩形巷道；

步骤二，对掘出的煤层巷道进行锚杆、锚索与金属网基本支护，在巷道周边形成锚固承载体，要求两帮上部锚索向上倾斜锚入顶板岩层；

步骤三，采用U36型钢制作直角可缩棚，直角可缩棚的可缩横梁、可缩左立柱、可缩右立柱与可缩中立柱均由两节U36型钢通过两个卡箍连接制成，可缩横梁两端内侧下部设置可缩左立柱、可缩右立柱的阻止块，可缩左立柱、可缩右立柱支承位置位于可缩横梁两个阻止块的外端，可缩中立柱支承位置位于可缩横梁两个卡箍连接中央处；

步骤四，在锚杆、锚索与金属网支护的煤层巷道设置围岩变形监测点对围岩变形进行监测，当监测点围岩变形量达到设计变形值时，对极软煤层巷道进行直角可缩棚架设，直角可缩棚排距与锚杆支护排距相等且交错间隔布置；

步骤五，直角可缩棚之间采用拉杆进行固定，直角可缩棚受力可缩量大小依靠卡箍紧固程度与可缩横梁、可缩左立柱、可缩右立柱、可缩中立柱的两节U36型钢重叠间距来实现；

步骤六，当直角可缩棚的可缩左立柱、可缩右立柱、可缩中立柱及可缩横梁达到设计的可缩量后，对直角可缩棚进行间隔拆棚，并对移动围岩重新做预空区处理，重新架设直角可缩棚；

步骤七，对间隔未拆直角可缩棚进行拆棚，对移动围岩做预空区处理，重新架设直角可缩棚，完成巷道直角可缩棚的整体重新架设。

进一步，在步骤一中，巷道预留断面尺寸根据巷道的围岩岩性及应力环境确定。

进一步，在步骤二中，巷道两帮上部锚索锚入顶板稳定岩层2m。

进一步，在步骤三中，可缩左立柱、可缩右立柱与可缩中立柱均穿柱鞋。

进一步，在步骤四中，巷道围岩变形监测点位于顶板和两帮。

进一步，在步骤五中，拉杆位于可缩左立柱与可缩右立柱的上下两端，直角可缩棚间采用四根拉杆连接。

进一步，在步骤六中，巷道预空区处理主要是清理两帮与底板的煤体。

本发明的优点和有益效果是：本发明采用预留断面基本锚网支护配合直角可缩棚的方法，保证了锚网支护巷道围岩变形卸压、锚固承载与不破顶直角可缩棚让压再承载，不仅使巷道围岩压力得到释放，而且也利于直角可缩棚的拆解重新架设，降低了支护成本，促进了巷道围岩稳定。

附图说明

图1是实现本发明一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术示意图。

图2是图1的顶板支护示意图。

图3是图1的两帮支护示意图。

图中：1为锚杆；2为金属网；3为可缩横梁；4为阻止块；5为可缩右立柱；6为锚索；7预空区；8为卡箍；9为可缩左立柱；10为可缩中立柱；11为巷道；12为柱鞋。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。

本发明提供了一种极软煤层巷道预空锚网直角可缩棚联合支护技术。

如图1～3所示，本发明的具体实施方式包括如下步骤：

步骤一，设计巷道11净断面尺寸，要求巷道11净断面尺寸满足巷道11基本功能要求，确定煤层巷道11预留断面尺寸，在煤层中沿煤层顶板掘进预留断面尺寸的矩形巷道11；

步骤二，对掘出的煤层巷道11进行锚杆1、锚索6与金属网2基本支护，在巷道11周边形成锚固承载体，要求两帮上部锚索6向上倾斜锚入顶板岩层；

步骤三，采用U36型钢制作直角可缩棚，直角可缩棚的可缩横梁3、可缩左立柱9、可缩右立柱5与可缩中立柱10均由两节U36型钢通过两个卡箍8连接制成，可缩横梁3两端内侧下部设置可缩左立柱9、可缩右立柱5的阻止块4，可缩左立柱9、可缩右立柱5支承位置位于可缩横梁3两个阻止块4的外端，可缩中立柱10支承位置位于可缩横梁3两个卡箍8连接中央处；

步骤四，在锚杆1、锚索6与金属网2支护的煤层巷道11设置围岩变形监测点对围岩变形进行监测，当监测点围岩变形量达到设计变形值时，对极软煤层巷道11进行直角可缩棚架设，直角可缩棚排距与锚杆1支护排距相等且交错间隔布置；

步骤五，直角可缩棚之间采用拉杆进行固定，直角可缩棚受力可缩量大小依靠卡箍8紧固程度与可缩横梁3、可缩左立柱9、可缩右立柱5、可缩中立柱10的两节U36型钢重叠间距来实现；

步骤六，当直角可缩棚的可缩左立柱9、可缩右立柱5、可缩中立柱10及可缩横梁3达到设计的可缩量后，对直角可缩棚进行间隔拆棚，并围岩做预空区7处理，重新架设直角可缩棚；

步骤七，对间隔未拆直角可缩棚进行拆棚，对围岩做预空区7处理，重新架设直角可缩棚，完成巷道直角可缩棚的整体重新架设。

进一步，在步骤一中，巷道11预留断面尺寸根据巷道11的围岩岩性及应力环境确定。

进一步，在步骤二中，巷道11两帮上部锚索6锚入顶板稳定岩层2m。

进一步，在步骤三中，可缩左立柱9、可缩右立柱5与可缩中立柱10均穿柱鞋12。

进一步，在步骤四中，巷道围岩变形监测点位于顶板和两帮。

进一步，在步骤五中，拉杆位于可缩左立柱9与可缩右立柱5的上下两端，直角可缩棚间采用四根拉杆连接。

进一步，在步骤六中，巷道11预空区7处理主要是清理两帮与底板的煤体。

本发明不仅仅局限于本实施方式的描述，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应含在本发明的保护范围之内。