一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法技术

一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法，包括：超前支护结构、初次支护结构和加强支护结构；超前支护结构的骨架注浆锚杆紧贴迎头棚梁上沿设置，与巷道顶板夹角呈仰角布置，且与巷道方向一致，确保在同一进度形成一个平面；初次支护结构包括钢筋网和U型钢棚，钢筋网布置在巷道的帮部上，巷道顶板和帮部安装U型钢棚，将顶板和帮部处的U型钢棚进行搭接形成拱型钢棚支护结构体；拱型钢棚支护结构体在初次支护结构支护的范围内沿巷道走向均匀设置；加强支护结构的高强锚索和中空注浆锚索穿过超前支护结构和初次支护结构加固区域并伸入巷道岩层中，同时加强支护结构的托盘将相邻的拱型钢棚支护结构体连接固定，增强拱型钢棚支护结构体的稳定性。护结构体的稳定性。护结构体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法


[0001]本专利技术涉及矿山巷道支护
，特别涉及一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法。

技术介绍

[0002]目前，我国国民经济的持续高速发展，对能源特别是煤炭资源的需求越来越大，浅部煤炭资源已经逐步匮乏，我国煤矿开采特别是东部及东北部矿区已经进入了深部开采范畴。我国煤炭资源埋深在1000 m以下的储量有2.95
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12 t，大约占我国煤炭资源总储量的53%。据不完全统计，现阶段我国已经有数百对矿井开采深度超过1000 m，其中，开滦局的赵各庄矿、新汶局的孙村煤矿、华丰煤矿等矿井采深已达1300 m，同时，我国国有重点煤矿平均开采深度正在以10
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25 m/a的速度逐年增加，预计在未来20年我国将有更多煤矿进入1000
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1500 m的开采深度范围，与之相对应的是由于开采条件的日益复杂以及深度的不断增加，越来越多的深部巷道呈现出软岩巷道的特征，这与采用传统的支护方式和方法具有非常大的区别，同时一些在浅部开采过程中未出现或甚少出现的工程灾害问题也在深部开采中以更加明显的方式显现出来。尤其在深部松软厚煤层综采放顶煤工作面巷道掘进施工中，顺槽和切眼均沿煤层底板在煤层中掘进，深部松软厚煤层巷道围岩体呈现了明显的大变形以及长时间持续流变的特性，煤顶和两帮煤壁在掘进施工时极易片帮冒顶，这对井巷工程施工及支护技术提出了更高的要求，深部松软厚煤层巷道支护问题也逐步成为深部开采的难题之一。
[0003]深部松软厚煤层巷道由于松软煤顶钻孔时松动圈大，难以成孔，无法锚杆（索）支护，到目前为止国内外仍然没有完全有效手段解决深部松软厚煤层巷道大变形难支护问题，一般采用半圆拱U型钢棚支护，每循环需采用人工打撞楔超前护顶方式，单进效率低，劳动强度大，安全隐患多。不仅影响采掘平衡，同时给工作面回采时顺槽应用超前液压支架带来困难，影响回采效率。所以需要一种能满足深部松软厚煤层巷道支护要求的高强度支护效果的巷道分次支护方法及支护结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种松软厚煤层巷道分次支护结构和支护方法，具备整体强度高，支护效果好的优点，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种松软厚煤层巷道分次支护结构，包括：超前支护结构，所述的超前支护结构采用骨架注浆锚杆，所述骨架注浆锚杆紧贴迎头棚梁上沿设置，骨架注浆锚杆与巷道顶板夹角呈仰角布置，骨架注浆锚杆与巷道方向一致，确保在同一进度形成一个平面；初次支护结构，所述的初次支护结构覆盖在超前支护结构的外侧，初次支护结构包括钢筋网和U型钢棚，钢筋网布置在巷道的帮部上，巷道顶板和帮部安装U型钢棚，将顶板
和帮部处的U型钢棚进行搭接形成拱型钢棚支护结构体；所述的拱型钢棚支护结构体在初次支护结构支护的范围内沿巷道走向均匀设置；加强支护结构，包括锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索，所述的高强锚索和中空注浆锚索穿过超前支护结构和初次支护结构形成的加固区域并伸入巷道岩层中，所述的锁腿锚杆安装于巷道帮部，所述锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索的托盘将相邻的拱型钢棚支护结构体连接固定，增强拱型钢棚支护结构体的稳定性。
[0006]优选的，所述的骨架注浆锚杆与巷道顶板夹角呈仰角3～5
°
。
[0007]优选的，所述的骨架注浆锚杆在同一个平面内的间距不大于200mm，外露不大于150mm。
[0008]优选的，所述的锁腿锚杆设置于巷道帮部，在煤层和岩层均有布置，所述的锁腿锚杆沿巷道走向上、下交错布置，所述的锁腿锚杆的托盘将相邻两个拱型钢棚支护结构体支腿处的U型钢棚连接固定。
[0009]优选的，所述的锁腿锚杆距离巷道底板1000mm或2000mm。
[0010]优选的，所述的高强锚索和中空注浆锚索的布置方式为：所述的拱型钢棚支护结构体两个为一组，在一组的两个拱型钢棚支护结构体之间设置不少于两个的高强锚索或中空注浆锚索，且高强锚索或中空注浆锚索相对于拱型钢棚支护结构体自身长度方向对称均衡的布置，所述的高强锚索和中空注浆锚索在巷道的长度方向间隔布置；两组拱型钢棚支护结构体之间设置一个高强锚索或中空注浆锚索，所述的一个高强锚索或中空注浆锚索对应拱型钢棚支护结构体自身长度的中心布置，且所述的一个高强锚索或中空注浆锚索在巷道的长度方向间隔布置。
[0011]优选的，所述托盘开设有槽口，托盘上所开的槽口能够与U型钢棚相咬合。
[0012]优选的，所述顶板和帮部处的U型钢棚搭接长度分别为100mm，所述顶板处的U型钢棚吻合卡接在位于帮部处的U型钢棚外部，所述的顶板处的U型钢棚靠近搭接范围连接有限位块，所述顶板和帮部处的U型钢棚由若干副抱箍卡缆连接固定。
[0013]一种松软厚煤层巷道分次支护方法，步骤如下：第一步：巷道帮部围岩环境改善巷道断面开挖根据煤层倾角，使两帮部分置于煤层底板岩层中，提高巷道两帮围岩强度；第二步：巷道顶板围岩超前支护采用骨架注浆锚杆超前支护结构进行超前支护，骨架注浆锚杆长度根据掘进循环进度选定，骨架注浆锚杆紧贴迎头棚梁上沿，间距不大于200mm，外露不大于150mm，骨架注浆锚杆与巷道顶板夹角呈仰角3～5
°
，骨架注浆锚杆与巷道方向一致，确保形成一个平面，利用骨架注浆锚杆注浆，注浆材料、注浆量、注浆压力根据现场煤岩性进行调节，待浆液凝固后，继续向前施工；骨架锚杆以其自身作为骨架，将注浆后的松软煤层连接为一个整体；该步骤中，用骨架注浆锚杆注浆形成超前锚注加固区域，注浆固化顶板，提高巷道顶板稳定性，加固后顶板便于锚杆或锚索钻孔打设，不易塌孔；第三步：巷道围岩U型钢棚初次支护巷道顶板围岩超前支护加固后，首先铺设钢筋网，相邻的两块钢筋网相互搭接，钢筋网的底端搭接处利用钢筋梯和铁丝绑紧；随后在巷道顶板和帮部安装U型钢棚，U型钢棚
覆盖骨架注浆锚杆，在U型钢棚施工时，使U型钢棚棚腿固定在底板岩层中，保证两帮棚腿生根牢固，顶板和帮部的U型钢棚进行搭接形成U型钢棚支护结构体；架棚时，棚梁紧贴上方骨架注浆锚杆，U型钢棚覆盖骨架注浆锚杆时，施工下一循环的骨架注浆锚杆超前锚注加固后再继续进行巷道围岩U型钢棚初次支护，为巷道提供表面支护力，减小巷道表面位移；在此过程中，U型钢棚支护结构体对步骤二中已经形成的超前支护加固区域起到加强支撑的作用；第四步：锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索加强支护巷道围岩U型钢棚初次支护后，在巷道顶部施工高强锚索和中空注浆锚索，在数量上，沿巷道走向采用“N1N”的布置方式，在锚索类型上，高强锚索和中空注浆锚索间隔布置；在巷道帮部沿高度方向施工不少于二排锁腿锚杆，所述的锁腿锚杆沿巷道走向上、下交错设置，在岩层和煤层中均有布置；所述的高强锚索和中空注浆锚索穿过初次支护加固区域和超前支护加固区域并伸入巷道岩层中，对顶板形成立体支护；同时锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索的托盘将相邻U型钢棚连接固定，随后利用中空注浆锚索注浆，注浆材料、注浆量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，包括：超前支护结构，所述的超前支护结构采用骨架注浆锚杆，所述骨架注浆锚杆紧贴迎头棚梁上沿设置，骨架注浆锚杆与巷道顶板夹角呈仰角布置，骨架注浆锚杆与巷道方向一致，确保在同一进度形成一个平面；初次支护结构，所述的初次支护结构覆盖在超前支护结构的外侧，初次支护结构包括钢筋网和U型钢棚，钢筋网布置在巷道的帮部上，巷道顶板和帮部安装U型钢棚，将顶板和帮部处的U型钢棚进行搭接形成拱型钢棚支护结构体；所述的拱型钢棚支护结构体在初次支护结构支护的范围内沿巷道走向均匀设置；加强支护结构，包括锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索，所述的高强锚索和中空注浆锚索穿过超前支护结构和初次支护结构形成的加固区域并伸入巷道岩层中，所述的锁腿锚杆安装于巷道帮部，所述锁腿锚杆、高强锚索和中空注浆锚索的托盘将相邻的拱型钢棚支护结构体连接固定，增强拱型钢棚支护结构体的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，所述的骨架注浆锚杆与巷道顶板夹角呈仰角3～5
°
。3.根据权利要求1所述的一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，所述的骨架注浆锚杆在同一个平面内的间距不大于200mm，外露不大于150mm。4.根据权利要求1所述的一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，所述的锁腿锚杆设置于巷道帮部，在煤层和岩层均有布置，所述的锁腿锚杆沿巷道走向上、下交错布置，所述的锁腿锚杆的托盘将相邻两个拱型钢棚支护结构体支腿处的U型钢棚连接固定。5.根据权利要求1或4所述的一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，所述的锁腿锚杆距离巷道底板1000mm或2000mm。6.根据权利要求1所述的一种松软厚煤层巷道分次支护结构，其特征在于，所述的高强锚索和中空注浆锚索的布置方式为：所述的拱型钢棚支护结构体两个为一组，在一组的两个拱型钢棚支护结构体之间设置不少于两个的高强锚索或中空注浆锚索，且高强锚索或中空注浆锚索相对于拱型钢棚支护结构体自身长度方向对称均衡的布置，所述的高强锚索和中空注浆锚索在巷道的长度方向间隔布置；两组拱型钢棚支护结构体之间设置一个高强锚索或中空注浆锚索，所述的一个高强锚索或中空注浆锚索对应拱型钢棚支护结构体自身长度的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：王连国，丁可，任博，王帅，姜崇扬，潘致远，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：