一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术制造技术

一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，包括强韧封层施工方法、构建均质同性的支护圈施工方法和钢丝绳布筋设备及基于钢丝绳布筋设备的钢丝绳网挂网施工的方法，通过采用强韧封层施工方法构建的支护单元保障和提升了喷层支护的整体性、高强性、柔韧性和可靠性，通过构建均质同性的支护圈施工方法用不同层次的锚杆、注浆锚杆相对均匀地置入围岩中，形成高度密贴岩面的多层次强韧混凝土喷浆层结构，实现整体力学性能相对均匀且大幅提高的支护圈体，通过使用丝绳网布筋设备辅助布筋实现了在第一层混凝土喷层完毕后快速的将以钢丝绳主绳为筋骨的钢丝绳网使用锚杆固至巷道顶板和两帮处。板和两帮处。板和两帮处。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术


[0001]本专利技术涉及巷道支护领域，更具体的，涉及一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术。

技术介绍

[0002]煤矿软岩问题一直是困扰煤矿建设和生产的难题之一，由于多年的开采，浅部易开采的煤炭资源日益减少，所以不得不转向开采深部煤炭资源，随着我国第三纪新生代煤田的开采及老矿井的延伸，软岩矿井的数量和分布范围继续增加，软岩支护问题更加突出，成为制约我国煤矿安全、高效开采的一个重要难题。
[0003]随着煤炭开采深度增加，矿井深处的地质条件也变得愈加复杂，多为破碎和软弱煤岩体，大跨度的硐室和大断面巷道正处于破碎和软弱煤岩体中，且围岩应力场复杂，同时深矿井的硐室和巷道为了安放运输设备和保证通风多采用大断面设计，大跨度的硐室和大断面巷道由于受矿静压和采动的长时间影响，其原有大断面巷道支护遭到严重破坏，大跨度硐室和大断面巷道已经发生底臌和两帮内移，主要表现为顶板下沉、底板臌起和两帮出现开裂现象。巷道围岩变形以后松动破碎，锚杆托盘与围岩表面难以密贴，锚杆支护失效，锚固力为零，锚喷支护的巷道处于无支护状态，巷道变形破坏以后，断面利用率低，已经影响到主要运输设备的安放和采区回风。
[0004]目前在采动区域叠加动压影响下，大跨度硐室和大断面巷道围岩控制和支护的稳定，是深井矿井建设的重大难题,大跨度硐室和大断面巷道支护的严重破坏会危及正常的安全生产，存在较大的安全隐患。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供了一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，包括强韧封层施工方法、构建均质同性的支护圈施工方法和钢丝绳布筋设备及基于钢丝绳布筋设备的钢丝绳网挂网施工的方法，通过采用强韧封层施工方法所构建的支护单元强力保障和提升了喷层支护的整体性、高强性、柔韧性和可靠性，通过构建均质同性的支护圈施工方法用不同层次的锚杆、注浆锚杆相对均匀地置入围岩中，在每层次锚杆压盘下压有相对均匀的以钢丝绳主绳为筋骨的钢丝绳网、通过高度密贴岩面的多层次强韧混凝土喷浆层结构，施以稳压、留压注浆将离散、散碎的围岩均匀胶结，实现整体力学性能相对均匀且大幅提高的支护圈体。
[0006]通过使用丝绳网布筋设备辅助布筋实现了在第一层混凝土的喷层完毕后快速的将以钢丝绳主绳为筋骨的钢丝绳网使用锚杆固至巷道顶板和两帮处。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，包括强韧封层施工方法、构建均质同性的支护圈施工方法和钢丝绳布筋设备及其使用方法，所述强韧封层施工方法包括以下步骤：第一步，测量部门提供详细的包括岩石特性和地质构造的工程地质概况资料，测
量部门在开工前还需给出巷道中腰线，以便施工方在施工时准确控制巷道方位和坡度；第二步，施工方拉中心腰线，标画巷道端面轮廓，施工采用拱部爆破大断面正台阶开挖法，并且上下分层同时爆破 断面所分的上下两个台阶自上而下开挖 且上下两层台阶开挖采用交替作业，严格控制上台阶高度在2400
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2600mm，严格控制下台阶滞后迎头距离在8
‑
15m，成巷后对流变和膨胀性极大的软弱岩煤体的巷道按设计断面规格提前设有预留空间，使围岩体内复杂叠加的应力在实施各永久支护实施之前就得以释放，有利于各个支护单元的工作阻力形成、恢复和提升；第三步，按设计要求对巷道毛断面进行第一层次的第一次喷浆，第一层次喷浆厚度控制在150mm，第一层次的第一次喷浆确保将巷道毛断面衬平封闭，并且巷道施工时紧跟工作面进行临时支护；第四步，第一层次的第一次喷浆完成后，向巷道毛断面打入第一层次锚杆，打入的第一层次锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面并进行属于第一层次的第二次喷浆；第五步，向巷道毛断面打入第二层次锚杆，打入的第二层次锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面并进行属于第二层次的第三次喷浆；第六步，向巷道毛断面打入第三层次注浆锚杆，打入的注浆锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面；第七步，直墙成巷20
‑
3Om后，在巷道两侧底角处分段开挖泄压底角基础槽，向泄压底角基础槽内打入高强度锚杆和注浆锚杆，巷道泄压3～10天后分别向泄压底角基础槽内喷浆填充封闭两侧泄压底角基础槽，向第三层次的锚网表面进行第四次喷浆，并向注浆液锚杆的内部进行第一次注浆，这样完成强韧封层的整体结构，并在强韧封层完成后，对强韧封层进行动态监测并进行实时补强。
[0008]本专利技术的进一步技术在于，所述正台阶开挖法还包括直墙的施工，所述直墙成巷6
‑
10m后留有3m平台，所述预留空间的预控尺寸范围控制在巷道设计断面的5～8％，以每边留有150～200mm的围岩预变形量作为参考。
[0009]本专利技术的进一步技术在于，在进行所述第一层次喷浆施工时浆液流速控制在30
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120m/s。
[0010]本专利技术的进一步技术在于，所述第一层次的第二次喷浆厚度、第二层次的第三次喷浆厚度和第四层次的喷浆厚度均控制在80mm。
[0011]本专利技术的进一步技术在于，所述钢丝绳的布网规格为钢丝绳网格第一层次间距为350
×
350mm，主绳扣压在锚杆盖板下，副绳穿压接成钢丝绳网。
[0012]本专利技术的进一步技术在于，所述构建均质同性的支护圈施工方法包括，使用公式计算锚杆间距尺寸，并以计算出的锚杆间距尺寸对各层次的锚杆间距进行排布，工式中：E—锚杆间距；L—锚杆长度；F—岩石强度值0.9～1.0
α—系数，一般取0.148。
[0013]本专利技术的进一步技术在于，通过多层次锚杆、注浆锚杆替换和注浆胶结后的围岩，实现以围岩为支护依托和参与体，形成全新的主动控制和抵御深部围岩强而复杂的叠加应力，重造组合体。
[0014]本专利技术的进一步技术在于，采用底角泄压技术，既达到人工缓释和阻断围岩应力的效果，又拓展了围岩裂隙，保证在围岩体内充分注浆的目的,并在监测监控条件下，掌控在变化的围岩中实施适时动态稳压注浆，稳定留有一定浆液压力，达到了改变岩体的组织结构、应力传递速度、应力留存状态和围岩自身物理力学各种形态的互补强势。
[0015]本专利技术的进一步技术在于，采用不同层次的锚杆、注浆锚杆相对均匀地置入围岩中，在每层次锚杆压盘下压有相对均匀的以钢丝绳主绳为筋骨的钢丝绳网、通过高度密贴岩面的多层次强韧混凝土喷浆层结构，施以稳压、留压注浆，将离散、散碎的围岩均匀胶结，实现整体力学性能相对均匀且大幅提高的支护圈体。
[0016]本专利技术的进一步技术在于，所述钢丝绳布筋设备包括底座、三角支架、控制阀和支臂，所述底座下部对称安装轨道轮，所述轨道轮在底座上分布的数量不少于四个，所述三角支架安装于底座上表面，所述三角支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，包括强韧封层施工方法、构建均质同性的支护圈施工方法和钢丝绳布筋设备及基于钢丝绳布筋设备的钢丝绳网挂网施工的方法，其特征在于，所述强韧封层施工方法包括以下步骤：第一步，测量部门提供详细的包括岩石特性和地质构造的工程地质概况资料，测量部门在开工前还需给出巷道中腰线，以便施工方在施工时准确控制巷道方位和坡度；第二步，施工方拉中心腰线，标画巷道端面轮廓，施工采用拱部爆破大断面正台阶开挖法，并且上下分层同时爆破 断面所分的上下两个台阶自上而下开挖 且上下两层台阶开挖采用交替作业，严格控制上台阶高度在2400
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2600mm，严格控制下台阶滞后迎头距离在8
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15m,直墙成巷后对流变和膨胀性极大的软弱岩煤体巷道按设计断面规格提前设有预留空间，使围岩体内复杂叠加的应力在实施各永久支护实施之前就得以释放，有利于各个支护单元的工作阻力形成、恢复和提升；第三步，按设计要求对巷道毛断面进行第一层次的第一次喷浆，第一层次的第一次喷浆厚度控制在150mm，第一层次的第一次喷浆确保将巷道毛断面衬平封闭，并且巷道施工时紧跟工作面进行临时支护；第四步，第一层次的第一次喷浆完成后，向巷道毛断面打入第一层次锚杆，打入的第一层次锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面并进行属于第一层次的第二次喷浆；第五步，向巷道毛断面打入第二层次锚杆，打入的第二层次锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面并进行属于第二层次的第三次喷浆；第六步，向巷道毛断面打入第三层次注浆锚杆，打入的注浆锚杆覆盖顶底板、侧帮和顶角处，使用钢丝绳布筋设备辅助在巷道毛断面挂钢丝绳主绳和铺设钢丝绳网，将钢丝绳主绳压在锚杆盖板下面；第七步，直墙成巷20
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3Om后，在巷道两侧底角处分段开挖泄压底角基础槽，向泄压底角基础槽内打入高强度锚杆和注浆锚杆，巷道泄压3～10天后分别向泄压底角基础槽内喷浆填充封闭两侧泄压底角基础槽，向第三层次的锚网表面进行第四次喷浆，并向注浆液锚杆的内部进行第一次注浆，这样完成强韧封层的整体结构，并在强韧封层完成后，对强韧封层进行动态监测并进行实时补强。2.根据权利要求1所述的一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，其特征在于，所述正台阶开挖法还包括直墙的施工，所述直墙成巷6
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10m后留有3m平台，所述预留空间的预控尺寸范围控制在巷道设计断面的5～8％，以每边留有150～200mm的围岩预变形量作为参考。3.根据权利要求1所述的一种基于叠加动压下的大断面巷道支护技术，其特征在于，在进行所述第一层次喷浆施工时浆液流速控制在30
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120m/s。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明功，李明远，刘庆军，权军军，王勇，张磊，刘志强，刘春旺，许立红，高博，李金木，刘聚涛，孙浩然，
申请(专利权)人：淮北市平远软岩支护工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：