【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿支护，具体涉及一种坚硬复合顶板控顶方法。
技术介绍
1、切顶卸压沿空留巷是一种新兴的无煤柱开采技术，它可以显著提高煤炭回收率、降低掘进成本。坚硬复合顶板以硬质岩层为主体，但兼具层数多、结构复合、存在软弱夹层等特点。在坚硬复合顶板条件下，采用切顶卸压沿空留巷技术，其中硬质岩层整体性好、稳定性高，但在软硬岩层交界处易发生离层，大幅降低了顶板岩体的完整性。若支护方式选择不当，易造成回采期间层间离层过大，表现为巷道顶板的急剧下沉，严重威胁着煤矿安全生产，同时巷道返修也增加了煤矿的生产成本。如何充分发挥坚硬复合顶板的自承载能力，降低局部应力集中，确保其二次复用，成为了一个亟待解决的难点和重点。
2、目前的巷道支护的着重点大多仍基于变形、断裂特征，这些支护方法在某些顶板条件下能够起到较好的支护功能，然而在坚硬复合顶板沿空留巷过程中，切顶成巷后顶板的高跨比较大，可看作弹性力学里的深梁结构，该结构最主要的破坏形式是剪切破坏，在坚硬复合顶板条件下，硬度较大的岩层整体性好，不易发生离层，但在性质差异较大的岩层分界处易发生离层。
3、因此，现有的巷道支护方法并不能够对坚硬复合顶板条件下切顶成巷后高跨比较大的顶板起到有效支护，无法维持安全性和稳定性。
技术实现思路
1、为解决现有的巷道支护方法并不能够对坚硬复合顶板条件下切顶成巷后高跨比较大的顶板起到有效支护，无法维持安全性和稳定性的技术问题，本专利技术提供了一种坚硬复合顶板控顶方法。
2、为实现上述目
3、一种坚硬复合顶板控顶方法，其包括以下步骤：
4、s1、在切顶完成后，在胶带顺槽巷道应用高预应力锚索，对超前阶段的顶板进行主动支护，控制顶板在超前阶段的离层量，维持顶板完整；
5、s2、在推采成巷过程中，在胶带顺槽巷道内设置单元支架。
6、采用上述技术方案，高预应力锚索单独作用会在集中力作用点上方形成漏斗型剪应力降低区，高预应力锚索作用点两侧出现剪应力升高区；单元支架作用范围广，能使更大范围内岩体处于低剪应力下，同时分布力作用使作用点两侧剪应力集中程度较小。“高预应力锚索+单元支架”联合支护下，可将大范围的浅表高应力区分割成“m”型表面应力升高区，降低高剪应力作用范围及剪应力集中程度。因此，本申请在坚硬复合顶板条件下使用“高预应力锚索+单元支架”的联合支护方案，即在超前工作面应用高预应力锚索控制顶板离层，维持顶板完整，并在成巷阶段配合巷内强支护单元支架共同抵抗巷道来压，能够有效控制切顶范围内的变形，在顶板围岩内形成“非对称深梁”承载结构。
7、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，将高预应力锚索作用范围内的顶板当作一个整体，高预应力锚索作用范围内的顶板跨度和切顶高度之比小于2.5。承载特性和结构稳定性都与长直梁之间存在较大差异。
8、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，还包括以下步骤：s3、在高预应力锚索和单元支架之间穿插布置锚杆并配合钢筋网；s4、重复s1-s3，直至完成整个推采成巷过程，最终完成控顶。在实际支护过程中，可通过在单元支架和高预应力锚索之间穿插布置锚杆并配合钢筋网，分散作用在顶板上的支护力，以起到分割高剪应力区、降低浅表应力集中的作用。
9、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，应用高预应力锚索时，高预应力锚索支护过程中配合使用护表构件辅以支护。对比高预应力锚索和单元支架作用下剪应力分布情况可知，以单元支架为代表的分布力作用控制范围广，且不易造成应力集中。故高预应力锚索支护过程中需配合使用托盘、钢筋托梁等护表构件辅以支护，共同控制围岩变形。
10、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，还包括对沿空留巷巷道进行监测，监测包括巷道表面围岩变形监测、顶板离层监测、高预应力锚索受力监测和巷内液压支柱受力监测。
11、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，巷道表面围岩变形监测包括：采用顶底板移进量动态报警器和矿用本安型激光测距仪对一次沿空留巷进行监测，采用十字测点法对二次沿空留巷进行监测。
12、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，顶板离层监测包括：采用围岩移动传感装置对顶板离层情况进行监测。
13、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，高预应力锚索受力监测包括：采用矿用本安型高预应力锚索应力传感器进行监测，高预应力锚索应力传感器在超前工作面随高预应力锚索共同安装。
14、作为一种坚硬复合顶板控顶方法的优选的实现方式，巷内液压支柱受力监测包括：采用矿用本安型数字压力计进行监测。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、高预应力锚索单独作用会在集中力作用点上方形成漏斗型剪应力降低区，高预应力锚索作用点两侧出现剪应力升高区；单元支架作用范围广，能使更大范围内岩体处于低剪应力下，同时分布力作用使作用点两侧剪应力集中程度较小。“高预应力锚索+单元支架”联合支护下，可将大范围的浅表高应力区分割成“m”型表面应力升高区，降低高剪应力作用范围及剪应力集中程度。因此，本申请在坚硬复合顶板条件下使用“高预应力锚索+单元支架”的联合支护方案，即在超前工作面应用高预应力锚索控制顶板离层，维持顶板完整，并在成巷阶段配合巷内强支护单元支架共同抵抗巷道来压，能够有效控制切顶范围内的变形，在顶板围岩内形成“非对称深梁”承载结构。
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1.一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，将高预应力锚索作用范围内的顶板当作一个整体，高预应力锚索作用范围内的顶板跨度和切顶高度之比小于2.5。
3.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，应用高预应力锚索时，高预应力锚索支护过程中配合使用护表构件辅以支护。
5.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，还包括对沿空留巷巷道进行监测，监测包括巷道表面围岩变形监测、顶板离层监测、高预应力锚索受力监测和巷内液压支柱受力监测。
6.根据权利要求5所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，巷道表面围岩变形监测包括：采用顶底板移进量动态报警器和矿用本安型激光测距仪对一次沿空留巷进行监测，采用十字测点法对二次沿空留巷进行监测。
7.根据权利要求5所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，顶板离层监测包括：采用围岩移动传感装置对顶
8.根据权利要求5所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，高预应力锚索受力监测包括：采用矿用本安型高预应力锚索应力传感器进行监测，高预应力锚索应力传感器在超前工作面随高预应力锚索共同安装。
9.根据权利要求5所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，巷内液压支柱受力监测包括：采用矿用本安型数字压力计进行监测。
...【技术特征摘要】
1.一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，将高预应力锚索作用范围内的顶板当作一个整体，高预应力锚索作用范围内的顶板跨度和切顶高度之比小于2.5。
3.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，还包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，应用高预应力锚索时，高预应力锚索支护过程中配合使用护表构件辅以支护。
5.根据权利要求1所述的一种坚硬复合顶板控顶方法，其特征在于，还包括对沿空留巷巷道进行监测，监测包括巷道表面围岩变形监测、顶板离层监测、高预应力锚索受力监测和巷内液压支柱受力监测。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王东京，白东东，贾东秀，张勇，陈绪刚，刘玉越，杨小刚，王华伟，赵军，王壮，刘国伟，郭纯岭，李廷春，刘培跃，
申请(专利权)人：山东省邱集煤矿有限公司，
类型：发明
国别省市：
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