一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术

摘要

本发明公开一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术，包括以下步骤：设计大倾角极软煤层回采巷道断面为非规则五边形，回采巷道沿岩层顶板布置，岩层顶板与煤层顶板夹角90°，按设计断面尺寸掘进回采巷道；低帮与岩层顶板采用锚杆、锚索配合金属网、钢筋梯支护，煤层顶板与高帮采用11

说明书

技术领域

本发明涉及一种巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下大倾角煤层开采回采巷道支护技术。

背景技术

大倾角煤层是指煤层倾角在35～55°煤层，在我国西部赋存较多大倾角煤层，由于优越煤层开采枯竭，大倾角煤层开采开始走进人们的视野。但大倾角煤层由于巷道顶板为倾斜顶板，而矩形断面掘进巷道会出现顶板完整性破坏及松软煤体冒落较多等情况，巷道不易掘进且支护困难，经常造成顶板岩体、煤体的破碎与失稳，给大倾角极软煤层回采巷道稳定性控制带来了挑战。随着大倾角煤层回采巷道支护技术的进步，以保证回采巷道顶板完整性为前提，实现回采巷道顶板自适应性的支护技术得到了发展，在原四边形矩形回采巷道断面的基础上先后出现了四边形、五边形断面回采巷道，但由于大倾角松软煤体强度较低，锚杆支护难以形成有效承载结构，经常造成松软煤体出露区锚杆支护作用失效，单一锚网支护难以实现大倾角极软煤层回采巷道围岩的稳定。

本发明依据回采巷道完整岩层顶板锚杆主动支护、极软煤层顶板架棚被动支护的思想，提出一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术，设计回采巷道断面为非规则五边形断面，回采巷道低帮与岩层顶板采用基本锚网支护，回采巷道高帮与煤层顶板采用11^#工字钢异形棚支护，使低帮、顶板基本锚网支护与高帮、煤层顶板异形棚支护形成整体支护结构，不仅降低了支护成本，而且促进了围岩稳定。

发明内容

本发明基于大倾角极软煤层回采巷道煤层顶板、高帮基本锚网支护难以形成锚固承载体及单一架棚支护成本高的不足，提出一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术，旨在解决大倾角极软煤层回采巷道煤层顶板、高帮易冒落及基本锚网支护不易形成有效锚固承载体的难题。依据煤体、岩体冒落自适应理论，采用异形断面实现回采巷道岩层顶板与煤层顶板夹角90°，低帮与岩层顶板采用基本锚网支护、高帮与煤层顶板采用11^#工字钢异形棚支护，且基本锚网支护与异形棚支护连成整体，以实现大倾角极软煤层回采巷道围岩稳定。

为解决上述问题，本发明一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术，其采取的技术方案是：设计大倾角极软煤层回采巷道断面为非规则五边形，回采巷道沿岩层顶板布置，岩层顶板与煤层顶板夹角90°，按设计断面尺寸掘进回采巷道；低帮与岩层顶板采用基本锚网支护，低帮为单一锚杆配合金属网、钢筋梯支护，岩层顶板为锚杆、锚索配合金属网与钢筋梯支护，煤层顶板与高帮采用11^#工字钢异形棚配合金属网、背板支护；煤层顶板上梁上连接护板通过岩层顶板上部锚杆紧固与锚网连成一体，异形棚上梁与下梁通过上梁焊接楔形座与下梁焊接卡槽进行固定连接，下梁下角采用锚杆穿越拉杆与底板打坑下埋进行固定；锚杆排距与异形棚排距相同，岩层顶板锚索间排距为锚杆间排距两倍，且呈五花布置；依次进行回采巷道掘进与支护，完成施工。

该技术主要包括以下步骤：

步骤一，设计大倾角极软煤层回采巷道断面形状为非规则五边形，回采巷道沿岩层顶板布置，岩层顶板与煤层顶板夹角90°，回采巷道断面大小满足使用功能，按设计回采巷道断面尺寸掘进回采巷道；

步骤二，采用11^#工字钢制作异形棚的上梁、下梁与楔形座，上梁下端焊接楔形座，下梁上端焊接钢板制作的U形卡槽，上梁上端焊接用钢板制作的矩形连接护板，且上梁下端、U形卡槽与连接护板均开设圆孔；

步骤三，大倾角极软煤层回采巷道掘进后，煤层顶板采用前探梁进行临时支护，保证煤层顶板完整，对岩层顶板进行基本锚网支护，岩层顶板布置五根锚杆，上部四根锚杆垂直于岩层顶板布置，下部一根锚杆与岩层顶板夹角70°，锚杆间排距相等，岩层顶板布置两根锚索，且呈五花布置，锚索间排距为锚杆间排距两倍，低帮布置一根水平方向锚杆，低帮锚杆排距与岩层顶板锚杆排距相等；

步骤四，将低帮锚杆与岩层顶板锚杆、锚索的里端部锚固，沿岩层顶板与低帮煤壁挂设金属网，金属网搭接不小于100mm，在岩层顶板与低帮的金属网面安装钢筋梯，从岩层顶板向下第二根锚杆起分别对锚杆、锚索施加预紧力；

步骤五，去掉用于临时支护煤层顶板的前探梁，在高帮下部底板岩层开挖用于埋设下梁下端的柱坑，对煤层顶板、高帮的出露面挂设金属网，将下梁下端放进柱坑支设下梁；

步骤六，将上梁下端放进下梁上端的U形卡槽内，使上梁下端的圆孔与下梁上端的U形卡槽上圆孔对齐，并采用螺栓紧固，使上梁下端的楔形座卡在下梁上端，上梁上端连接护板与岩层顶板壁面接触，连接护板圆孔套入岩层顶板上部锚杆外露端部，在锚杆外露端依次安装托板与螺母并进行紧固，完成异形棚与基本锚网的连接；

步骤七，在上梁、下梁金属网间架设背板，并充填严实，在下梁下部间安装连接拉杆，并在连接拉杆中部圆孔内安装底角锚杆紧固，封填柱坑固定下梁下端；

步骤八，依次进行大倾角极软煤层回采巷道的掘进与支护，完成施工。

进一步，在步骤三中，锚杆采用左旋螺纹钢制作，直径20mm，长度2400mm，锚索采用七股钢绞线制作，直径19.8mm，长度6500mm。

进一步，在步骤四中，金属网为菱形铁丝网，钢筋梯由16^#圆钢制作，锚杆预紧力不小于60kN，锚索预紧力不小于150kN。

进一步，在步骤五中，金属网规格与岩层顶板、低帮挂设金属网规格相同，下梁与底板成90°。

进一步，在步骤七中，背板采用木柱制作，拉杆采用钢板制作。

本发明的优点和有益效果是：本发明将大倾角极软煤层回采巷道断面设计为非规则五边形且沿岩层顶板布置，一次支护回采巷道采用两种支护方式，即：低帮与岩层顶板采用基本锚网支护、煤层顶板与高帮采用异形棚支护，并且使基本锚网支护与异形棚支护形成一体，降低了支护成本，促进了围岩稳定。

附图说明

图1是实现本发明一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术示意图。

图2是图1的锚网支护区支护示意图。

图3是图1的异形棚支护区支护示意图。

图中：1为锚索；2为岩层顶板；3为锚杆；4为连接护板；5为煤层顶板；6为背板；7为上梁；8为楔形座；9为U形卡槽；10为回采巷道；11为下梁；12为金属网；13为拉杆。

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。

本发明提供了一种大倾角极软煤层回采巷道锚网异形棚分次支护技术。

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，设计大倾角极软煤层回采巷道10断面形状为非规则五边形，回采巷道10沿岩层顶板2布置，岩层顶板2与煤层顶板5夹角90°，回采巷道10断面大小满足使用功能，按设计回采巷道10断面尺寸掘进回采巷道10；

步骤二，采用11^#工字钢制作异形棚的上梁7、下梁11与楔形座8，上梁7下端焊接楔形座8，下梁11上端焊接钢板制作的U形卡槽9，上梁7上端焊接用钢板制作的矩形连接护板4，且上梁7下端、U形卡槽9与连接护板4均开设圆孔；

步骤三，大倾角极软煤层回采巷道10掘进后，煤层顶板5采用前探梁进行临时支护，保证煤层顶板5完整，对岩层顶板2进行基本锚网支护，岩层顶板2布置五根锚杆3，上部四根锚杆3垂直于岩层顶板2布置，下部一根锚杆3与岩层顶板2夹角70°，锚杆3间排距相等，岩层顶板2布置两根锚索1，且呈五花布置，锚索1间排距为锚杆3间排距两倍，低帮布置一根水平方向锚杆3，低帮锚杆3排距与岩层顶板2锚杆3排距相等；

步骤四，将低帮锚杆3与岩层顶板2锚杆3、锚索1的里端部锚固，沿岩层顶板2与低帮煤壁挂设金属网12，金属网12搭接不小于100mm，在岩层顶板2与低帮的金属网12面安装钢筋梯，从岩层顶板2向下第二根锚杆3起分别对锚杆3、锚索1施加预紧力；

步骤五，去掉用于临时支护煤层顶板5的前探梁，在高帮下部底板岩层开挖用于埋设下梁11下端的柱坑，对煤层顶板5、高帮的出露面挂设金属网12，将下梁11下端放进柱坑支设下梁11；

步骤六，将上梁7下端放进下梁11上端的U形卡槽9内，使上梁7下端的圆孔与下梁11上端的U形卡槽9上圆孔对齐，并采用螺栓紧固，使上梁7下端的楔形座8卡在下梁11上端，上梁7上端连接护板4与岩层顶板2壁面接触，连接护板4圆孔套入岩层顶板2上部锚杆3外露端部，在锚杆3外露端依次安装托板与螺母并进行紧固，完成异形棚与基本锚网的连接；

步骤七，在上梁7、下梁11与金属网12间架设背板6，并充填严实，在下梁11下部间安装连接拉杆13，并在连接拉杆13中部圆孔内安装底角锚杆3紧固，封填柱坑以固定下梁11下端；

步骤八，依次进行大倾角极软煤层回采巷道10的掘进与支护，完成施工。

进一步，在步骤三中，锚杆3采用左旋螺纹钢制作，直径20mm，长度2400mm，锚索1采用七股钢绞线制作，直径19.8mm，长度6500mm。

进一步，在步骤四中，金属网12为菱形铁丝网，钢筋梯由16^#圆钢制作，锚杆3预紧力不小于60kN，锚索1预紧力不小于150kN。

进一步，在步骤五中，金属网12规格与岩层顶板、低帮挂设金属网12规格相同，下梁与底板成90°。

进一步，在步骤七中，背板6采用木柱制作，拉杆13采用钢板制作。

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。