急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施及支护工艺制造技术

本发明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，其中本发明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。本发明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。

Surrounding rock stability, support facilities and support technology in steep mining roadways

The invention discloses a steeply inclined roadway surrounding rock stability and supporting facilities and supporting technology, including the invention of the roadway roadway for the oblique arch wall; just above the crown; roof inclined wall, floor arch inverted, vault below the roadway bottom surface, the bottom surface of the roadway is divided into the next section coal seam and flat. The supporting facilities consist of anchor bolt, anchor rope, steel belt and metal net. The supporting technique provided by the invention 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及支护工艺
本专利技术涉及到一种煤矿的掘进巷道支护设施，以及掘进巷道支护工艺。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，本专利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。本专利技术提供的技术如下。本专利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。本专利技术提供的急倾斜回采巷道围岩稳定支护工艺，由以下过程实现：(1)在巷道巷层内进行钻孔眼，用于安装锚杆与锚索；锚杆孔眼直径28mm；孔眼打到稳定的岩层中，孔眼深2450～2500mm；然后用锚杆连接机锚杆将2只树脂药卷同时送到孔眼底，送进时缓慢推进并连续搅拌，时间为20～30秒；搅拌完毕后，静待2～3分钟待树脂凝固。(2)铺装金属网12，在金属网下方拱形安装W型钢带，锚杆尾端安装托盘，托盘压住W型钢带，并固定金属网。(3)打锚索的孔眼，孔眼打到稳定的岩层中，孔眼深9000mm以上，孔眼间距为3200mm，排距为1000mm，误差不超过100mm。将注浆管用自粘带固定在锚索的一端，注浆管深入锚索0.5～1m，注浆管尾部超出锚索最外端300mm；将排气管绑在距锚索顶端30～50mm处，排气管尾部超出锚索尾端2～3m，然后将装好注浆管与排气管的锚索装入锚索孔眼并封闭锚索孔眼，然后注浆并养护水泥浆24h；在水泥凝固后，在锚索尾端上托盘、紧固定锚索。(4)在巷道表面喷射混凝土，形成喷浆封闭层；喷射顺序为先喷巷道上帮、下帮，然后喷顶板，最后喷底板；喷射上帮和下帮时，从底部自下而上喷射；在喷射过程中，喷枪头应当与受喷面垂直，喷枪头与受喷面的垂直距离为0.8～1m；喷层厚度为100mm。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护工艺，更进一步说明为，所述的混凝土按如下配料比配制：425#硅酸盐水泥10份、中粒河沙40份、粒径小于15mm的石子40份、速凝剂0.4份、水灰比为1:0.4～0.5。如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护工艺，更进一步说明为，安装锚索过程中，所述的锚索外露长度为250～300mm，预紧力为23～24Mpa，锚固力为如上所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护工艺，更进一步说明为，喷射混凝土分两次喷射，第一次喷40mm厚度，间隔24小时后，再喷60mm厚度。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。2.如权利要求1所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，其特征在于，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。4.如权利要求1所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，其特征在于，所述的拱形反底设置的三排锚索的排距为1000mm。5.如权利要求1所述的急倾斜回采巷道围岩稳定支护设施，其特征在于，所述的回采巷道内各处的...

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