專利名稱：極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦山巷道支護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國煤礦主要采用井工開采的方式，在煤層中開掘的巷道占年開掘巷道總長度的80%以上，保持煤巷的長期穩(wěn)定與安全對煤礦建設(shè)與高效、安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。隨著我國煤礦開采深度及廣度的發(fā)展，煤巷斷面的增大，煤巷支護(hù)問題日益突出。煤礦巷道支護(hù)技術(shù)是礦井建設(shè)過程所必須面臨的關(guān)鍵技術(shù)，隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，煤巖體所賦存的地質(zhì)力學(xué)環(huán)境越來越復(fù)雜，煤巷斷面逐漸增大，煤巷軟弱復(fù)雜頂板增多，對煤巷支護(hù)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。隨著煤炭資源的進(jìn)一步開發(fā)、礦井生產(chǎn)能力的不斷提高和煤礦開采深度的日益加大，深井高應(yīng)力軟巖問題普遍出現(xiàn)，更加推動了煤炭系統(tǒng)的巷道支護(hù)問題研究向縱深層次發(fā)展，支護(hù)形式由過去的單一支護(hù)逐漸發(fā)展為多種支護(hù)形式和支護(hù)技術(shù)，產(chǎn)生并形成了以“聯(lián)合支護(hù)理論”和“松動圈理論”為代表的多個學(xué)派，為推動巷道支護(hù)理論的研究做出了重要貢獻(xiàn)。盡管國內(nèi)外學(xué)者對煤巖體巷道工程進(jìn)行了大量的科研工作，但是，由于巷道支護(hù)問題研究對象的復(fù)雜性和地質(zhì)條件的多樣性，目前巷道支護(hù)設(shè)計仍然停留在經(jīng)驗的工程類比基礎(chǔ)上，尚未形成統(tǒng)一的理論和支護(hù)系統(tǒng)。尤其是極軟弱頂板煤巷頂?shù)装鍘r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(wǎng)支護(hù)，支護(hù)難度很大；并且矩形斷面回采巷道開挖后，頂板不太穩(wěn)定且易塌落，并且錨桿僅能發(fā)揮懸吊作用，支護(hù)效果不明顯；巷道變形量大，支護(hù)困難，嚴(yán)重制約著巷道掘進(jìn)效率與礦井生廣效率的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有煤巷支護(hù)技術(shù)的不足，提供一種支護(hù)強度高、安全性高、經(jīng)濟性好、適用強，巷道掘進(jìn)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(fā)生，保證巷道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定及安全的雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，巷道荒斷面刷大用以預(yù)留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁，巷道頂板和巷幫安設(shè)錨桿，所述錨桿穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁進(jìn)入錨桿鉆孔，且采用錨固劑將錨桿錨入到煤層中，采用錨桿托盤對錨桿施加預(yù)緊力，形成錨網(wǎng)初次支護(hù)；在巷道頂板所述錨桿之間安設(shè)錨索，所述錨索穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁進(jìn)入錨索鉆孔，采用錨固劑將錨索錨入到煤層中，采用錨索托盤和鎖具對錨索施加預(yù)緊力，形成二次預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)。進(jìn)一步地，所述錨桿為高強螺紋鋼錨桿。進(jìn)一步地，所述錨桿托盤和錨索托盤為拱形高強度托盤。進(jìn)一步地，所述金屬網(wǎng)為冷拔鐵絲編制的菱形網(wǎng)。
進(jìn)一步地，所述鋼筋梯托梁采用鋼筋焊接。進(jìn)一步地，所述錨索采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作。本發(fā)明的有益效果:在進(jìn)行煤巷道掘進(jìn)時，巷道荒斷面刷大，適當(dāng)擴大掘進(jìn)斷面，頂部和兩幫各預(yù)留一定的變形量，以允許巷道圍巖產(chǎn)生一定的變形，從而使圍巖中的高應(yīng)力得到釋放，有利于降低圍巖集中應(yīng)力，并使圍巖中高應(yīng)力向更深部圍巖轉(zhuǎn)移，有利于圍巖穩(wěn)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)，可提高煤巷開挖后圍巖的自穩(wěn)能力和保證巷道具有足夠的使用空間，以及采用錨桿支護(hù)能在巷道拱頂形成有效地組合拱結(jié)構(gòu)；在巷道頂板進(jìn)行錨索加強支護(hù)，可在深部穩(wěn)定煤層內(nèi)形成深部承載拱，并通過錨桿與錨索在剛度、強度上的耦合，進(jìn)而將錨桿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(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明雙層錨固平衡拱支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。錨桿1、金屬網(wǎng)2、錨桿托盤3、錨索4、錨索托盤5、鋼筋梯托梁6。
具體實施方式
:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，在所述極軟弱頂板條件下開挖煤巷時，對巷道荒斷面進(jìn)行刷大，用以預(yù)留變形，以釋放圍巖中存在的高應(yīng)力；巷道斷面為切圓拱斷面(上部為圓拱，下部為矩形)，提高開挖后圍巖的自穩(wěn)能力；在所述巷道表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)2 (錨網(wǎng))及鋼筋梯托梁6，所述金屬網(wǎng)2優(yōu)選冷拔鐵絲編制的菱形網(wǎng)，所述鋼筋梯托梁6優(yōu)選采用鋼筋焊接，巷道頂板和巷幫安設(shè)錨桿I，所述錨桿I優(yōu)選高強螺紋鋼錨桿，所述錨桿I穿過金屬網(wǎng)2和鋼筋梯 托梁6進(jìn)入錨桿鉆孔，且采用錨固劑將錨桿錨入到煤層中，安裝錨桿托盤3并施加錨桿I預(yù)緊力，錨桿托盤3優(yōu)選拱形高強度托盤，對所述煤巷完成錨網(wǎng)初次支護(hù)，對圍巖形成擠托作用；在所述錨網(wǎng)初次支護(hù)完成后，在巷道頂板兩排錨桿之間安設(shè)錨索4對巷道頂板與兩幫進(jìn)行二次預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)，錨索4優(yōu)選采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，錨索4穿過金屬網(wǎng)和鋼筋托梁進(jìn)入錨索鉆孔，采用錨固劑將錨索錨入到煤層中，并安裝錨索托盤5與鎖具，錨索托盤5優(yōu)選拱形高強度托盤，通過張拉裝置對錨索4施加預(yù)緊力，將淺部破碎圍巖錨固到深部穩(wěn)定煤層中；通過錨網(wǎng)與錨索4耦合，在拱頂形成雙層錨固平衡拱結(jié)構(gòu)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于在本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)工人來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理前提下，還可以做出若干改進(jìn)或替換，這些改進(jìn)或替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，巷道荒斷面刷大用以預(yù)留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁，巷道頂板和巷幫安設(shè)錨桿，所述錨桿穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁進(jìn)入錨桿鉆孔，且采用錨固劑將錨桿錨入到煤層中，采用錨桿托盤對錨桿施加預(yù)緊力，形成錨網(wǎng)初次支護(hù)；在巷道頂板所述錨桿之間安設(shè)錨索，所述錨索穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁進(jìn)入錨索鉆孔，采用錨固劑將錨索錨入到煤層中，采用錨索托盤和鎖具對錨索施加預(yù)緊力，形成二次預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述錨桿為高強螺紋鋼錨桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述錨桿托盤和錨索托盤為拱形高強度托盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬網(wǎng)為冷拔鐵絲編制的菱形網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼筋梯托梁采用鋼筋焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述錨索采用高強度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼 絞線制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，巷道荒斷面刷大用以預(yù)留變形，巷道斷面為切圓拱斷面，巷道表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁，巷道頂板和巷幫安設(shè)錨桿，所述錨桿穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁采用錨固劑錨入到煤層中，采用錨桿托盤對錨桿施加預(yù)緊力，形成錨網(wǎng)初次支護(hù)；在巷道頂板所述錨桿之間安設(shè)錨索，所述錨索穿過金屬網(wǎng)和鋼筋梯托梁采用錨固劑錨入到煤層中，采用錨索托盤和鎖具對錨索施加預(yù)緊力，形成二次預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)。該極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)，施工成本較低，針對極軟弱頂板煤巷雙層錨固平衡拱支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)效果良好，是一種簡便、可行、經(jīng)濟的煤巷支護(hù)系統(tǒng)。
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(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)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(yè)大學(xué)