急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施制造技术

本实用新型专利技术公开了急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施及支护工艺，其中本实用新型专利技术的回采巷道的巷道断面为斜墙拱形；正上方为拱顶；顶板为斜墙，底板为拱形反底，拱顶下方为巷道底面，将巷道底面分为下一区段煤层及平底。支护设施包括由锚杆、锚索、钢带、金属网形成的锚网支护及在巷道表面的喷浆封闭层。本实用新型专利技术提供的支护工艺由锚网安装及在巷道表面喷射混凝土。本技术针对重复采动影响沿空回采巷道，利用高强度锚杆、锚索，结合W型钢带、金属网，再结合巷道表面喷混凝土的非对称多介质耦合支护方式，能有效控制巷道变形，满足巷道安全生产。急倾斜煤层在我国其储量占总储量15％‑20％，本技术为该类煤层巷道支护奠定了基础，推广前景广阔。

Steep slope; mining roadway; surrounding rock stability; support facilities

The utility model discloses a steeply inclined roadway surrounding rock stability supporting facilities and supporting technology, the tunnel section of the utility model for the oblique roadway wall arch; just above the crown; roof inclined wall, floor arch inverted, vault below the roadway bottom surface, the bottom surface is divided into the lane the next section and flat seam. The supporting facilities consist of anchor bolt, anchor rope, steel belt and metal net. The support technique provided by the utility model is installed by an anchor net and sprayed concrete on the surface of the tunnel. The influence of repeated mining technology for gob roadway, the use of high strength bolt and cable anchor, combined with W steel, metal net, combined with the concrete surface spray tunnel of asymmetric multi medium coupling support method can effectively control the deformation of roadway, roadway to meet production safety. The total coal reserves of 15% 20% in China and its reserves of steep, this technology has laid a solid foundation for the coal seam roadway, broad prospects for promotion.

【技术实现步骤摘要】
急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施
本技术涉及到一种煤矿的掘进巷道支护设施。属于煤矿开采领域。
技术介绍
急倾斜煤层赋存角度为45°以上，是国际公认的难采煤层。我国大倾角和急倾斜煤层占15％～20％的储量，其年产量占全国煤炭总产量的10％左右。急倾斜煤层巷道的顶板、两帮和底板各自岩性不同，且岩层易沿层面滑移，所以巷道的围岩应力分布、矿压显现和支架的承载状况都要比其他煤层复杂，其主要特点为：(1)巷道围岩变形和破坏具有非对称性；(2)因煤层倾角大，重力沿层理方向的作用力增大，受回采影响后，很易引起岩体沿层面滑移；(3)急倾斜煤层巷道底板多为煤层，其强度一般都低于顶底板岩层，尤其是急倾斜煤层的顶底板与煤层的强度相差悬殊时，巷道底臌现象严重。可见，急倾斜煤层巷道的矿压显现较剧烈，支架的受载状况具有非对称性，而现用支架又都单一地仿照缓倾斜煤层巷道用的以承受顶压为主的对称性支架，导致支架因受局部应力集中而损坏，巷道往往需要多次维修与翻修后仍不能满足矿井安全生产的需求，巷道维修费用大大超过成巷费用，大量的巷道因维护不当而报废。在实践中，采用采区前进，区内后退式回采采煤法进行开采。先采上层煤，后采下一区段层煤。上、下层保持一定的超前距离。回采巷道主要采用沿空留巷的方式，即上一区段工作面的运输平巷留作下一区段工作面的回风平巷。因此，沿煤层布置的回采巷道要受到两次以上采面回采的影响。在现有的巷道支护条件下，巷道围岩变形破坏通常具有以下特征：(1)巷道变形量大，在工字钢棚支护下无稳定期，表现出明显的软岩巷道特性。(2)巷道首先从底板开始变形，出现底鼓，继而引起帮脚失稳，最后导致顶板下沉。(3)巷道变形不对称，呈现“底板隆起，顶板下挫”的相互错动变形特征。(4)棚架顶梁没有明显弯曲现象，而棚腿出现严重的弯曲、扭转和钻底现象。(5)部分地段巷道受到水的影响，围岩出现泥化膨胀现象，造成巷道的变形加重。很多时候，回采巷道在掘进过程中会变形破坏严重，部分区域顶底板移近量接近1m左右，两帮煤岩体松散破碎，通常需多次维修才能勉强维持巷道基本稳定，维修投入费用高，加之以后该巷道为后续采煤工作面服务后将受到更多次采动影响，巷道稳定性维护更加困难，严重影响正常生产，因此，非常有必要解决回采巷道支护问题，使用回采巷道保持稳定，为更多后续开采服务。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，以及支护设施的施工工艺方法。本技术提供的技术如下。本技术提供的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，设置在回采巷道内，回采巷道设置有拱顶、顶板、底板。所述的回采巷道的巷道断面为斜墙拱形；具体为：回采巷道的正上方为拱顶3；顶板4为斜墙，自巷道拱顶沿煤层倾角直线倾斜向下；底板为拱形反底5，自巷道拱顶部弧线拱形向下至平底6；拱顶下方为巷道底面，将巷道底面分为左右侧，靠近顶板一侧为下一区段煤层11，靠近底板一侧为平底6；所述的拱顶高2.4-2.6m，巷道底面宽3-4m。所述的支护设施包括由锚杆1、锚索2、钢带、金属网12共同形成的锚网支护；以及在巷道表面喷射混凝土形成的喷浆封闭层7。所述的顶板上设置4排锚杆，靠近拱顶的一排锚杆向拱顶方侧倾斜37-43度；其余的3排锚杆垂直于顶板设置。所述的拱顶布置一排锚杆，锚杆垂直于拱顶弧形的切线。所述的拱形反底5布置4排锚杆，锚杆均垂直于拱形反底弧形的切线。所述的平底6设置两排锚杆，其中一排锚杆设置在拱形反底与平底的夹角处，并向拱形反底方向倾斜40-50度，另一排锚杆设置在平底中部，并向拱形反底方向倾斜12-17度。所述的顶板4中部设置1排锚索，并垂直于顶板；拱顶中部设置1排锚索，并向顶板侧倾斜8-12度；拱形反底设置3排锚索，并均垂直于拱形反底弧形的切线，锚索排距为950-1050mm。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，更进一步说明为，所述的金属网为10#铅丝编制，网格规格80×80mm；所述的钢带为W型钢带，宽度280mm，厚度3mm，破断力大于30KN。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，更进一步说明为，所述的回采巷道内各处的锚杆的排距为0.8m，锚杆之间的间距为0.8m；锚杆为直径20mm，长度为2500mm，预紧力不小于70KN。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，更进一步说明为，所述的拱形反底设置的三排锚索其排距为1000mm。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，更进一步说明为，所述的回采巷道内各处的锚索长度为9000mm，锚索间距均为3200mm。有益效果：本技术针对重复采动影响沿空回采巷道，利用高强度锚杆、锚索，结合W型钢带、金属网，再结合巷道表面喷混凝土的非对称多介质耦合支护方式，能够有效控制巷道围岩的变形，满足巷道安全生产需求。本技术之前，煤矿采用的架棚支护，要经过多次维修，大大的增加了巷道的维护成本。而采用本支护技术后，大大地提高了支护效率，降低了维护成本，保证了工作面正常生产，增加了原煤产量。本技术也极大地降低了工人劳动强度，改善了作业环境，消除了掘进与开采工作面安全隐患。本技术为矿区推广锚网柔性联合支护技术的起到了示范与推动作用。本技术提出了“主动支护、关键部位加强支护、二次喷混凝土、耦合支护”的巷道围岩稳定性控制原则，形成了急倾斜煤层重复采动沿空软岩巷道多介质耦合支护理论与技术，丰富了我国急倾斜角煤层的开采理论，拓展了核心技术研究领域，有力地促进了本行业科学技术研究水平的进一步提高。急倾斜煤层在我国其储量占总储量15％-20％，西部矿区50％以上的矿井开采该类煤层，而且是许多矿区或矿井的主采煤层。本技术为该类煤层巷道支护奠定了坚实的基础，其市场巨大，推广应用前景非常广阔。附图说明图1是本技术巷道结构分布图。图2是本技术巷道支护结构图。附图标号对应：1-锚杆，2锚索，3-拱顶，4-顶板，5-拱形反底，6-平底，7-喷浆封闭层，8-顶板岩层，9-底板岩层，10-煤层，11-下一区段煤层，12-金属网。具体实施方式本技术实施过程产生良好效果的原理如下：影响急倾斜巷道围岩稳定性的三个因素为：围岩应力、围岩强度、支护。(1)改善围岩应力。在未受回采影响的岩体内，巷道的围岩变形是由巷道应力集中，以及相邻巷道的影响引起的。合理的巷道断面形状可降低巷道围岩应力，控制围岩变形。对于高应力作用下有剧烈变形的巷道，可通过在巷道掘进中预留变形量，并采用柔性的主动支护形式，使围岩在与支护的协调变形中释放高应力并共同承载。(2)强化围岩强度。锚杆支护强化围岩强度，锚杆与岩体粘结在一起，提高了岩体的整体强度，增强了岩体的抗变形能力，加强了岩体的整体性；由于锚杆的抗拉作用，当锚杆穿越破碎岩层深入稳定岩层时，对不稳定岩层起着悬吊作用；对于层状岩体，由于锚杆的作用，对岩层离层的产生有着一定的阻碍作用，并增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗剪作用阻住岩层间产生相对滑动，从而将各个岩层加紧形成组合梁，提高了岩层的承载能力。(3)加强支护。锚杆、锚索、金属网、喷混凝土层等主动支护，就能实现支护结构的主动及时承载，避免围岩出现自由变形，同时锚杆、锚索伸入岩层内部对破碎围岩起到很好的加固作用，能充分调动围岩的自承能力。柔性支护结构具有较好的变形协调能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，设置在回采巷道内，回采巷道设置有拱顶、顶板、底板，其特征在于，所述的回采巷道的巷道断面为斜墙拱形；具体为：回采巷道的正上方为拱顶；顶板为斜墙，自巷道拱顶沿煤层倾角直线倾斜向下；底板为拱形反底，自巷道拱顶部弧线拱形向下至平底；拱顶下方为巷道底面，将巷道底面分为左右侧，靠近顶板一侧为下一区段煤层，靠近底板一侧为平底；所述的拱顶高2.4‑2.6m，巷道底面宽3‑4m；所述的支护设施包括由锚杆、锚索、钢带、金属网共同形成的锚网支护；以及在巷道表面喷射混凝土形成的喷浆封闭层；所述的顶板上设置4排锚杆，靠近拱顶的一排锚杆向拱顶方侧倾斜37‑43度；其余的3排锚杆垂直于顶板设置；所述的拱顶布置一排锚杆，锚杆垂直于拱顶弧形的切线；所述的拱形反底布置4排锚杆，锚杆均垂直于拱形反底弧形的切线；所述的平底设置两排锚杆，其中一排锚杆设置在拱形反底与平底的夹角处，并向拱形反底方向倾斜40‑50度，另一排锚杆设置在平底中部，并向拱形反底方向倾斜12‑17度；所述的顶板中部设置1排锚索，并垂直于顶板；拱顶中部设置1排锚索，并向顶板侧倾斜8‑12度；拱形反底设置3排锚索，并均垂直于拱形反底弧形的切线，锚索排距为950‑1050mm。...

【技术特征摘要】
1.急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，设置在回采巷道内，回采巷道设置有拱顶、顶板、底板，其特征在于，所述的回采巷道的巷道断面为斜墙拱形；具体为：回采巷道的正上方为拱顶；顶板为斜墙，自巷道拱顶沿煤层倾角直线倾斜向下；底板为拱形反底，自巷道拱顶部弧线拱形向下至平底；拱顶下方为巷道底面，将巷道底面分为左右侧，靠近顶板一侧为下一区段煤层，靠近底板一侧为平底；所述的拱顶高2.4-2.6m，巷道底面宽3-4m；所述的支护设施包括由锚杆、锚索、钢带、金属网共同形成的锚网支护；以及在巷道表面喷射混凝土形成的喷浆封闭层；所述的顶板上设置4排锚杆，靠近拱顶的一排锚杆向拱顶方侧倾斜37-43度；其余的3排锚杆垂直于顶板设置；所述的拱顶布置一排锚杆，锚杆垂直于拱顶弧形的切线；所述的拱形反底布置4排锚杆，锚杆均垂直于拱形反底弧形的切线；所述的平底设置两排锚杆，其中一排锚杆设置在拱形反底与平底的夹角处，并向拱形反底方向倾斜40-50度，另一排锚杆设置在平底中部，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧钦，魏有贵，曹建辉，杨建均，康虹，兰胜华，邹勇，罗洪彬，孙超，周荣强，张仕佳，冯军成，余祥旭，
申请(专利权)人：四川广旺能源发展集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川,51