一种锚索棚式支护方法技术

本发明专利技术公开了一种锚索棚式支护方法，涉及煤矿开采支护方法领域，本发明专利技术包括以下步骤：截取工字钢长梁，底面两端部焊接立面支撑板和斜面钢板；在工字钢长梁两端部贯穿开设有斜拉锚索孔和斜拉锚索过孔，中部贯穿开设垂直锚索孔；两侧焊接端固肋板和安装三角形侧面支撑板，中部焊接中固肋板；在顶板铺设钢筋网片并打设顶锚杆；正向布置工字钢长梁，打设垂直锚索和斜拉锚索并固定，在巷壁帮部铺设钢筋网片并打设护帮锚杆。本发明专利技术所提供的锚索棚式支护方法，解决了传统常用支护方法存在的问题，丰富了特殊条件下大跨度巷道支护内涵，对探索特殊条件下巷道支护的理论和实践具有价值和意义，是被实践证明了的解决特殊条件下大跨度巷道支护有效的方法。道支护有效的方法。道支护有效的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种锚索棚式支护方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采支护方法领域，具体为一种锚索棚式支护方法。

技术介绍

[0002]以山西省同发东周窑矿C5#层5207巷为例，山西省同发东周窑矿是千万吨矿井，巷道断面跨度大，地质条件复杂，受断层、陷落柱、火成岩侵入、破碎带、应力集中区、淋水区影响，掘进巷道顶板破碎压力大，综采工作面顺槽超前段变形下沉严重，C5#层5207巷是综采顺槽，巷宽5m，沿煤层底板掘进，顶煤厚约6m；煤层上部含砾粗砂岩顶板，平均厚24.51米，煤岩交界面结合不好，易离层。设计锚杆网片钢带加锚索支护，先打φ22
×
2400mm锚杆；后用φ21.8
×
8300mm单点锚索，垂直顶板伸入煤层上部含砾粗砂岩稳定岩层中2米锚固进行加强支护，每排3根锚索，2m一排，防止顶部煤层与岩层离层垮落。2021年8月1日至2021年8月20日，巷道里程600米至700米遇顶部含砾粗砂岩含水层，锚索孔在煤层中施工时无涌水，当锚索孔穿过顶煤进入岩层时出现涌水，每孔涌水量约为1
‑
3m
³
/h。涌水一方面影响人员施工和锚索安装，另一方面影响锚固质量，使预紧力和锚固力大大下降，涨拉时失锚脱锚经常发生，严重时锚不住，威胁安全生产。而使用短锚索锚固在煤中、锚固不在稳定岩层又易发生顶板离层垮落。
[0003]现有大型矿井生产中，煤矿大跨度巷道遇到松软破碎层状岩层、节理裂隙发育区、断层、陷落柱、火成岩侵入区、冲刷带、淋水区、压力影响区、巷道围岩变形下沉区、应力集中区、巷道交叉点、硐室及巷道开口等特殊条件下，正常巷道支护无法满足其需求，现有的常用支护方法存在诸多缺点，具体如下。
[0004]（1）超前注浆或高分子材料。超前注浆或高分子材料是开挖前对松软破碎围岩超前加固的方法，是辅助于支护的超前加固手段，无法代替支护。另外还需专用材料和设备，工序多，成本高。
[0005]（2）加密加强原支护。采用加长、加粗锚杆（索），缩小排间距，增加支护，在围岩中形成连续组合梁或拱，改善围岩应力状态，提高围岩稳定性和承载力，适用于围岩相对稳定小跨度巷道。但是，对断面跨度大和变形大的松软破碎围岩，锚杆（索）点式支护难以在破碎岩体形成连续结构，效果不好。
[0006]（3）传统索梁支护。如图2所示，传统索梁支护是由若干锚索锁紧钢梁（或JM梁）支护顶板。多根锚索锁紧长梁、长梁组合锚索，支护面积大，整体性好，能克服单点锚索面积小、整体性差的缺点，克服棚式支护被动无预紧力的缺点，兼具棚式和锚索支护优点。梁长和锚索可根据条件调整，适应性强，应用广泛。但是同样存在诸多问题，传统索梁支护的垂直锚索没有伸入未垮落的稳定岩层中，松软破碎、受构造影响、有弱面夹层的大断面巷道顶板可能垮落，传统索梁支护无法承载该部分离层和垮下的破碎体而随之一同垮落；如图3所示，锚索（4）穿入正向布置工字钢长梁（1），锚索（4）端部通过钢垫片（2）和锚索锁具（3）锁紧，正向布置的工字钢长梁抗弯能力强，但开锚索孔对梁肋部损伤严重，使梁抗弯能力下降，受力后易在开孔处断裂；如图4所示，锚索（4）穿入侧向布置工字钢长梁（1），锚索（4）端
部通过钢垫片（2）和锚索锁具（3）锁紧，梁侧向布置开孔对肋部损伤小，但抗弯能力弱，且梁的立面棱部和顶板呈线接触不呈面接触；锚索调心角度小，一般为10
°
，边锚索近乎重直顶板，锚固端难伸进巷帮上部实体岩层，特别是顶岩松软破碎较厚或节理裂隙发育，锚固端无法伸入上部稳定岩层时，易造成索梁与松软破碎岩层一同沿两帮线切落，造成严重后果。
[0007]（4）组合锚索支护。组合锚索支护是采用3
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5根不同长度锚索锁紧大托盘（一般为600*600*16mm的钢托盘）支护顶板。支护面积和强度均增加，适用于围岩整体性相对好的大跨度断面或交叉点以及破碎下沉岩体的加强支护，但支护工作量大，在特殊情况下适用，成本高。
[0008]（5）架棚支护。架棚支护是传统被动支护，无法提供高预紧力，强度和效果均有诸多缺点。工序多，工艺复杂，工作量大，进度慢，在现代生产中正逐步减少或被代替。但其整体性好、支护面积大、被动支撑的特点，和锚网喷联合支护，主被动结合，对极端条件松软岩层、构造影响带和破碎下沉带的加强支护以及防治小跨度巷道顶板垮冒仍有不可替代作用。
[0009]综上所述，当前传统常用支护方法在解决特殊条件下大跨度巷道支护时，不同程度存在方法单一、理念片面、强度不足、适应性差、性能差、工艺复杂、工作量大、成本高等各个方面的问题和缺点。为此，需研究特殊条件大跨度巷道实用支护方法，探索实用的支护技术解决以上问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术为了解决目前传统常用支护方法在遇到松软破碎层状岩层、节理裂隙发育区、断层、陷落柱、火成岩侵入区、冲刷带、淋水区、压力影响区、巷道围岩变形下沉区、应力集中区、巷道交叉点、硐室及巷道开口等特殊条件下，不同程度存在方法单一、理念片面、强度不足、适应性差、性能差、工艺复杂、工作量大、成本高等各个方面的问题和缺点。采取吸收传统支护优点，改进缺点，在现场应用基础上，提出符合实际的特殊条件大跨度巷道支护技术，提供了一种锚索棚式支护方法。
[0011]本专利技术采用如下技术实现：本专利技术提供一种锚索棚式支护方法，包括以下步骤：a，截取工字钢长梁，工字钢长梁包括上翼缘、腹板和下翼缘，在下翼缘底面两端部分别垂直焊接固定一块立面支撑板，立面支撑板的宽度与下翼缘的宽度一致，每块立面支撑板的底端与下翼缘底面之间焊接一块斜面钢板，斜面钢板的宽度与下翼缘的宽度一致，从而形成三角形区域；b，在工字钢长梁两端部分别贯穿开设有斜拉锚索孔，斜拉锚索孔穿过下翼缘、腹板和上翼缘，斜面钢板上开有与斜拉锚索孔对应的斜拉锚索过孔，用于斜拉锚索的安装；在工字钢长梁中部贯穿开设有垂直锚索孔，垂直锚索孔穿过下翼缘、腹板和上翼缘，用于垂直锚索的安装；c，在工字钢长梁端部斜拉锚索孔两侧的上翼缘与下翼缘之间分别焊接端固肋板，在下翼缘、立面支撑板和斜面钢板围成的三角形区域两侧面分别焊接安装三角形侧面支撑板，使开孔后工字钢长梁强度不减，并加强斜面钢板的强度；位于工字钢长梁（1）中部垂直锚索孔（16）两侧的上翼缘（101）与下翼缘（103）之间分别焊接中固肋板（18），使开孔后工字钢长梁强度不减；
d，开挖巷道断面取平顶板，当顶板破碎不易留设时，缩小循环进尺，毛断面掘出后先进行初喷混凝土，补平坑凹，或在局部超高处刹顶，即可取平顶板；在顶板铺设钢筋网片，并垂直向上打设成排的顶锚杆，钢筋网片与顶锚杆配合形成顶部锚杆网支护，可增加支护面积和整体性，也可在外层喷射混凝土增强支护整体性；e，在两排顶锚杆之间正向布置工字钢长梁，工字钢长梁的上翼缘与顶板紧密接触；根据工字钢长梁中部开设的垂直锚索孔的位置，在顶板上打设垂直锚索，垂直锚索的锚固端深入顶板，垂直锚索的锁紧端在下翼缘的垂直锚索孔外，通过钢垫片及锚索锁具固定；根据工字钢长梁端部开设的斜拉锚索孔的位置，在顶板打设斜拉锚索，仰角为60...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锚索棚式支护方法，其特征在于：包括以下步骤：a，截取工字钢长梁（1），所述工字钢长梁（1）包括上翼缘（101）、腹板（102）和下翼缘（103），在下翼缘（103）的底面两端部分别垂直焊接固定一块立面支撑板（12），每块立面支撑板（12）的底端与下翼缘（103）底面之间焊接一块斜面钢板（14），从而形成三角形区域；b，在工字钢长梁（1）两端部分别贯穿开设有斜拉锚索孔（13），所述斜面钢板（14）上开有与斜拉锚索孔（13）对应的斜拉锚索过孔（17）；在工字钢长梁（1）中部贯穿开设有垂直锚索孔（16）；c，位于工字钢长梁（1）端部斜拉锚索孔（13）两侧的上翼缘（101）与下翼缘（103）之间分别焊接端固肋板（15），在下翼缘（103）、立面支撑板（12）和斜面钢板（14）围成的三角形区域两侧面分别焊接安装三角形侧面支撑板（11）；位于工字钢长梁（1）中部垂直锚索孔（16）两侧的上翼缘（101）与下翼缘（103）之间分别焊接中固肋板（18）；d，开挖巷道断面取平顶板，在顶板铺设钢筋网片（7），并垂直向上打设成排的顶锚杆（8），所述钢筋网片（7）与顶锚杆（8）配合形成顶部锚杆网支护；e，在两排顶锚杆（8）之间正向布置工字钢长...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建光，祖海军，李本刚，寇海萍，陈磊，刘甲，
申请(专利权)人：晋能控股煤业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：