易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法

摘要

本发明涉及一种易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法。现有鸟巢锚索不易安装，本易安装鸟巢锚索，包括锚索杆本体，锚固端的钢绞线上设有隆起部，其还包括一个套管，该套管套在所述隆起部上，该套管上还连有拉绳，拉动拉绳可以将套管拉离隆起部，从而释放隆起部，套管外直径等于配用锚索孔的直径。本易安装鸟巢锚索安装方便，特别适合底板锚固，本特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法既可以保证支护安全，又可以减少留煤厚度和留煤量，适用于特厚煤层的开采。

说明书

技术领域

本发明涉及一种易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法。

背景技术

煤炭在我国能源结构中，仍然处于主体地位，这种地位在未来一定时期内不会有所变化。煤炭资源开采中，特厚及厚煤层开采产量占比达40％～50％，且多采用综放开采技术，取得了显著的经济和社会效益。在煤炭资源开采过程中，接续工作面巷道布置尤为重要，为了保证其稳定性，常常留设较大尺寸的煤柱，不仅导致煤炭资源的浪费，且变形严重，维护费用高。为了避免上述问题的出现，错层位沿空掘巷得到广泛的应用，不仅将巷道布置在应力降低区域，且回收了煤炭资源。对于特厚煤层开采，当工作面遇到强矿山压力影响时，错层位沿空掘巷留设煤柱的塑性区扩展迅速，极易造成裂隙与采空区贯通，导致采空区漏风、遗煤自燃，进而降低煤柱的承载力，致使沿空巷道采空区侧帮部变形严重，煤柱快速失稳，诱发一定的冲击地压问题，给矿井高效生产带来严重的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法。

为解决上述技术问题，本易安装鸟巢锚索，包括锚索杆本体，该锚索杆本体包括注浆管和多股缠绕在注浆管外的钢绞线，锚索杆本体一端为锚固端，另一端设有基板和锚索锚具，且锚固端的钢绞线上设有隆起部，其特征在于：其还包括一个套管，该套管套在所述隆起部上，该套管上还连有拉绳，拉动拉绳可以将套管拉离隆起部，从而释放隆起部，套管外径等于配用锚索孔的直径。

现有的鸟巢锚索由于具有隆起部分，在置入锚索孔时，容易卡住，特别是竖直向下插入配用锚索孔时，更容易卡住，常常不能安装到位。本专利增加了一个套管和拉绳。安装时套管套在所述隆起部上，限制隆起部的大小，使其便于置入配用锚索孔。待锚固段就位后，固定锚索杆本体，拉动拉绳，将所述套管拉离锚索杆本体的隆起部，所述隆起部分的钢绞线就会自动膨大，恢复至隆起状态，然后就可以注浆锚固，安装了。

如此设计，便于置入配用锚索孔，特别适合在竖直向下的锚索孔内安装。

本发明特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法，包括以下步骤：①.在上区段运输轨道顺槽底板上增设高强注浆锚索，方法如下：

a.沿上区段运输轨道顺槽方向，在底板上钻多个竖直锚索孔；

b.向各个竖直锚索孔分别置入前述的易安装鸟巢锚索，待其锚固端就位后，然后用拉绳将各个套管拉出，隆起部的纲绞丝在自身弹力作用下，恢复隆起状态，然后向注浆管内注浆，

c.待锚固后安装基板和锚索锚具；

d.调节各个易安装鸟巢锚索的锚索锚具，使其达到预定预应力，

②.错层设置下区段，并使下区段的运输皮带巷或运输轨道巷，位于上区段运输轨道顺槽底板斜下方(运输皮带巷或运输轨道巷设计时，综合考虑应力环境、行人、运输、通风及安全等因素，确定其位置、长度和宽度)，

③.运输皮带巷或运输轨道巷掘出后，及时对采空区侧帮实施高强预应力主动支护控制，提高帮部承载能力，进一步改善运输皮带巷或运输轨道巷围岩应力环境；

④.滞后掘进面一定距离，沿着运输皮带巷或运输轨道巷走向，在运输皮带巷或运输轨道巷靠近采空区侧帮部，打锚杆孔，并在锚杆内加设高强注浆锚杆，然后注浆加固，一方面，强化煤柱承载能力减少其变形，另一方面，封堵围岩裂隙，防止采空区漏风、遗煤自燃。

如此设计，通过步骤①加固了上区段运输轨道顺槽的底板，使其与其上方垮落的顶板一同，取代了原来的留煤柱或CN102337904B巷中砼墩柱，既保证了工作面支护安全，又尽可能地减少了煤炭资源的浪费(留存的煤高度远小于总煤层厚度)。

作为优化，步骤a中的所述竖直锚索孔，沿上区段运输轨道顺槽呈之字形交错分布，相邻易安装鸟巢锚索的锚索头或基板通过钢带相连，每个易安装鸟巢锚索的锚索杆本体由9根Φ7mm钢绞丝绞成，强度级别不低于1570MPa，伸长率≥3.5％，锚索长度应大于遗留煤柱厚度，且确保锚索末端锚固在煤层底板。如此设计，底板强度高。

作为优化，步骤③具体施工过程为：对运输皮带巷或运输轨道巷采空区侧帮部，采用高强锚杆、菱形金属网进行支护；运输皮带巷或运输轨道巷靠近采空区侧顶板锚杆、帮部锚杆按全长锚固施工。如此设计，支护强度好。

作为优化，运输皮带巷或运输轨道巷采空区侧帮部采用的高强锚杆应为螺帽型全螺纹钢树脂锚杆，锚杆直径20mm以上，锚杆长度不低于1200mm，预紧力矩不小于100N·m；靠近采空区侧顶板锚杆应为螺帽型全螺纹钢树脂锚杆，锚杆直径22mm以上，锚杆长度不低于1200mm，预紧力矩不小于150N·m。如此设计，支护强度高。

作为优化，靠近采空区侧帮部锚杆施工前，需要采用地质雷达或超声探测仪测试上区段运输顺槽底板锚索位置，据此确定锚杆排距。钻孔时，避开已存的锚杆或锚索。如此设计，可以防止钻孔时，损伤其他锚杆或锚索。

作为优化，步骤④：施工过程具体为：滞后掘进面一定距离，沿着运输皮带巷或运输轨道巷走向，在运输皮带巷或运输轨道巷靠近采空区侧帮部，打设高强注浆锚杆进行注浆加固，注浆锚杆与高强锚杆间隔布置，即在每间隔两排高强锚杆打设一排注浆锚杆，高强注浆锚杆采用螺纹钢中空注浆锚杆，直径25mm以上，长度不低于2300mm，破断力≥15t，杆体上顺序钻有Φ6mm注浆孔，杆尾砸扁，封孔采用快硬水泥药卷。如此设计，支护强度高。

本发明易安装鸟巢锚索安装方便，特别适合底板锚固，本发明特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法既可以保证支护安全，又可以减少留煤厚度和留煤量，适用于特厚煤层的开采。

附图说明

下面结合附图对本发明易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法作进一步说明：

图1是本易安装鸟巢锚索锚固端的剖面结构示意图(沿竖直平面剖切)；

图2是本特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法的锚索布置的结构示意图(沿平行于工作面剖切)；

图3是本易安装鸟巢锚索及特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法中的上区段运输轨道俯视示意图。

图中：1为注浆管、2为钢绞线、3为基板、4为隆起部、5为套管、6为拉绳、7为配用锚索孔、8为上区段运输轨道顺槽底板、9为运输皮带巷或运输轨道巷、10为高强注浆锚杆、11为钢带、12为上区段、13为下区段。

具体实施方式

实施方式一：如图1-3所示，本易安装鸟巢锚索包括锚索杆本体，该锚索杆本体包括注浆管1和多股缠绕在注浆管外的钢绞线2，锚索杆本体一端为锚固端，另一端设有基板3和锚索锚具(图中未示出)，且锚固端的钢绞线上设有隆起部4，其特征在于：其还包括一个套管5，该套管5套在所述隆起部4上，该套管5上还连有拉绳6，套管5外径等于配用锚索孔7的直径。

拉动拉绳6可以将套管5拉离隆起部4，从而释放隆起部4，隆起部4的纲绞丝2在自身弹力作用下，恢复隆起状态，如图1所示。

本发明特厚煤层错层位沿空掘巷采空区侧帮变形控制方法包括以下步骤：

①.在上区段运输轨道顺槽底板8上增设高强注浆锚索，方法如下：

a.沿上区段运输轨道顺槽方向，在底板8上钻多个竖直锚索孔；

b.向各个竖直锚索孔分别置入前述的易安装鸟巢锚索，待其锚固端就位后，然后用拉绳6将各个套管5拉出，隆起部4的纲绞丝在自身弹力作用下，恢复隆起状态，如图1所示。然后向注浆管1内注浆。

c.待锚固后安装基板3和锚索锚具；

d.调节各个易安装鸟巢锚索的锚索锚具，使其达到预定预应力，

②.错层设置下区段，并使下区段的运输皮带巷或运输轨道巷9，位于上区段运输轨道顺槽底板8斜下方(运输皮带巷或运输轨道巷9设计时，综合考虑应力环境、行人、运输、通风及安全等因素，确定其位置、长度和宽度)，

③.运输皮带巷或运输轨道巷9掘出后，及时对采空区侧帮实施高强预应力主动支护控制，提高帮部承载能力，进一步改善运输皮带巷或运输轨道巷9围岩应力环境；

④.滞后掘进面一定距离，沿着运输皮带巷或运输轨道巷9走向，在运输皮带巷或运输轨道巷9靠近采空区侧帮部，打锚杆孔，并在锚杆孔内加设高强注浆锚杆10，然后注浆加固，一方面，强化煤柱承载能力减少其变形，另一方面，封堵围岩裂隙，防止采空区漏风、遗煤自燃。

步骤a中的所述竖直锚索孔，沿上区段运输轨道顺槽呈之字形交错分布，相邻易安装鸟巢锚索的锚索头或基板3通过钢带11相连，每个易安装鸟巢锚索的锚索杆本体由9根Φ7mm钢绞丝绞成，强度级别不低于1570MPa，伸长率≥3.5％，锚索长度应大于遗留煤柱厚度，且确保锚索末端锚固在煤层底板。

步骤③具体施工过程为：对运输皮带巷或运输轨道巷采空区侧帮部，采用高强锚杆、菱形金属网进行支护；运输皮带巷或运输轨道巷靠近采空区侧顶板锚杆、帮部锚杆按全长锚固施工。

运输皮带巷或运输轨道巷采空区侧帮部采用的高强锚杆应为螺帽型全螺纹钢树脂锚杆，锚杆直径20mm以上，锚杆长度不低于1200mm，预紧力矩不小于100N·m；靠近采空区侧顶板锚杆应为螺帽型全螺纹钢树脂锚杆，锚杆直径22mm以上，锚杆长度不低于1200mm，预紧力矩不小于150N·m。

靠近采空区侧帮部锚杆施工前，需要采用地质雷达或超声探测仪测试上区段运输顺槽底板锚索位置，据此确定锚杆排距。

步骤④：施工过程具体为：滞后掘进面一定距离，沿着运输皮带巷或运输轨道巷走向，在运输皮带巷或运输轨道巷靠近采空区侧帮部，打设高强注浆锚杆进行注浆加固，注浆锚杆与高强锚杆间隔布置，即在每间隔两排高强锚杆打设一排注浆锚杆，高强注浆锚杆采用螺纹钢中空注浆锚杆，直径25mm以上，长度不低于2300mm，破断力≥15t，杆体上顺序钻有Φ6mm注浆孔，杆尾砸扁，封孔采用快硬水泥药卷。