全煤巷道安全快速掘进支护方法

摘要

本发明为一种全煤巷道安全快速掘进支护方法，解决了现有支护形式和参数选择不合理的问题。本发明方法分别对巷道顶板、两帮及底板进行支护加固，顶板采用锚杆、铁丝网、W型钢带及锚索的组合支护，两帮采用锚杆和支护网组合支护，底板采用浇灌砼层来进行加固。本发明从锚杆及其配套材料、以及锚杆支护参数之间、锚杆支护参数与巷道矿压显现规律之间的相互匹配入手，研究锚杆支护参数的合理选择和规范设计，从而为充分提高锚杆支护质量，为实现矿井的高产高效奠定良好的基础。本发明为各种多重支护、联合支护形式，特别是将锚杆、锚索、钢带、网联合支护，有效地控制了围岩的变形，支护强度适合且不浪费材料。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿中的巷道支护方法，具体是一种全煤巷道安全快速掘进支护方法。

背景技术

近年来，我国煤巷掘进成套装备与锚杆支护技术已基本形成，使煤巷锚杆支护设计技术、掘进装备与其配套设备等得到快速发展。 但是，目前还存在如下问题：锚杆支护形式和参数选择不合理，造成两个极端：其一是支护强度太高，不仅浪费支护材料，而且影响掘进速度；其二是支护强度不够，不能有效控制围岩变形，出现冒顶事故。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种全煤巷道安全快速掘进支护方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种全煤巷道安全快速掘进支护方法，其特征在于：包括对巷道顶板和巷道两帮的支护；

（一）巷道顶板的支护

在巷道顶板上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2400mm的20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆（20MnSi是建筑材料，20MnSi是强度高和综合性能好的钢种，可用于钢结构制作、建筑业、机器零部件及各类标准件的制作），同一排上相邻的两根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆的间距为900mm，每排锚杆排中的各根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆与巷道顶板垂直固定，20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每排锚杆排中20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆下端共同固定有一条W型钢带，并且每根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆的下端端部与W型钢带之间还分别固定有第一托板，其中，W型钢带长为4700mm、宽为220mm、厚为3mm，第一托板长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两条W型钢带与巷道顶板之间夹固有金属网，金属网是由直径为6mm的冷拔钢筋制作而成，金属网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为80×80mm，相邻的两张金属网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

在巷道顶板上还固定有若干排锚索，每排锚索包括两根直径为17.8mm、长度为8300mm的锚索，有的锚索排固定在W型钢带上、有的锚索排固定在相邻两个W型钢带之间的巷道顶板上，固定在W型钢带上的锚索排和固定在巷道顶板上的锚索排逐排交替设置，相邻的两排锚索排的间距为1500mm；固定在W型钢带上的锚索排中的两根锚索分别固定在W型钢带的两端且与相邻的20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆的间距为900mm，固定在相邻两个W型钢带之间的巷道顶板上的锚索排中的两根锚索以巷道顶板的中线对称布置且间距为2000mm；固定在W型钢带上的两根锚索分别向着各自邻近的巷帮方向倾斜固定且与巷道顶板间的夹角为60°；每根锚索的下端固定有第二托板，第二托板长为300mm、宽为300mm、厚为20mm；锚索锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN； 

（二）巷道左帮的支护

在巷道左帮上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2400mm的右旋螺纹树脂锚杆，同一排上相邻的两根右旋螺纹树脂锚杆的间距为1000mm，每排锚杆排中最顶部的一根右旋螺纹树脂锚杆向着巷道顶板方向倾斜固定且与巷帮间的夹角为60°、剩余的各根右旋螺纹树脂锚杆与巷帮垂直固定；右旋螺纹树脂锚杆锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每根右旋螺纹树脂锚杆的外端端部固定有一个塑钢托板，塑钢托板的长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两排锚杆与巷道左帮之间夹固有一张塑料网，塑料网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为50×50mm，相邻的两张塑料网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

（三）巷道右帮的支护

在巷道右帮上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2200mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆，同一排上相邻的两根左旋无纵筋螺纹钢锚杆的间距为1000mm，每排锚杆排中最顶部的一根左旋无纵筋螺纹钢锚杆向着巷道顶板方向倾斜固定且与巷帮间的夹角为60°、剩余的各根左旋无纵筋螺纹钢锚杆与巷帮垂直固定；左旋无纵筋螺纹钢锚杆锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每根右旋螺纹树脂锚杆的外端端部固定有一个第二托板，第二托板的长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两排锚杆与巷道右帮之间夹固有一张金属网，金属网是由直径为6mm的冷拔钢筋制作而成，金属网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为100×100mm，相邻的两张金属网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

（四）巷道底板的支护

对巷道底板浇灌砼层，砼层厚度为200mm，砼强度为C25。

锚杆初始支护设计的主要内容包括锚杆几何参数、锚杆力学参数、钻孔与锚固参数、锚杆布置参数、护网参数等。这些参数之间存在相互耦合的关系，改变其中任何一个参数都可能会使锚杆的支护性能发生巨大改变。本发明从锚杆及其配套材料、以及锚杆支护参数之间、锚杆支护参数与巷道矿压显现规律之间的相互匹配入手，研究锚杆支护参数的合理选择和规范设计，从而为充分提高锚杆支护质量，为实现矿井的高产高效奠定良好的基础。本发明由单一的锚杆支护形式和架设型钢棚支护改进成了各种多重支护、联合支护形式，特别是将锚杆、锚索、钢带、网联合支护，有效地控制了围岩的变形，支护强度适合且不浪费材料。其中，本发明中的各参数是通过大量的理论分析计算和数值模拟计算而优选出的。

本发明方法满足了煤矿巷道支护的要求，减少了巷道支护的成本，提高了工作效率，有利于大断面巷道的快速支护和矿井的高效生产。每支护100m，本发明支护方法与现有传统支护方法相比，多打7根锚索，少打66根锚杆，单打锚杆一项提高工效约10%。同时，本发明方法两帮最大位移量比现有传统方法减少了15.6%，两帮塑性区深度减少了2.03%。此外，本发明方法巷道靠近回采侧的左帮采用的是玻璃钢锚杆（右旋螺纹树脂锚杆）和高聚酯纤维网，节约了拆除时间，利于割煤功效的提高。

附图说明

图1为本发明方法支护断面图。

图2为本发明方法顶板支护平面图。

图3为本发明方法左帮支护平面图。

图4为本发明方法右帮支护平面图。

图中：1-20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆、2-W型钢带、3-第一托板、4-锚索、5-第二托板、6-右旋螺纹树脂锚杆、7-塑钢托板、8-左旋无纵筋螺纹钢锚杆、9-第三托板、10-砼层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种全煤巷道安全快速掘进支护方法，包括对巷道顶板和巷道两帮的支护；

（一）巷道顶板的支护

如图2所示，在巷道顶板上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2400mm的20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1，同一排上相邻的两根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1的间距为900mm，每排锚杆排中的各根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1与巷道顶板垂直固定，20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每排锚杆排中20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1下端共同固定有一条W型钢带2，并且每根20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1的下端端部与W型钢带2之间还分别固定有第一托板3，其中，W型钢带2长为4700mm、宽为220mm、厚为3mm，第一托板3长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两条W型钢带2与巷道顶板之间夹固有金属网，金属网是由直径为6mm的冷拔钢筋制作而成，金属网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为80×80mm，相邻的两张金属网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

在巷道顶板上还固定有若干排锚索，每排锚索包括两根直径为17.8mm、长度为8300mm的锚索4，有的锚索排固定在W型钢带2上、有的锚索排固定在相邻两个W型钢带2之间的巷道顶板上，固定在W型钢带2上的锚索排和固定在巷道顶板上的锚索排逐排交替设置，相邻的两排锚索排的间距为1500mm；固定在W型钢带2上的锚索排中的两根锚索4分别固定在W型钢带2的两端且与相邻的20MnSi左旋无纵筋螺纹钢锚杆1的间距为900mm，固定在相邻两个W型钢带2之间的巷道顶板上的锚索排中的两根锚索4以巷道顶板的中线对称布置且间距为2000mm；固定在W型钢带2上的两根锚索4分别向着各自邻近的巷帮方向倾斜固定且与巷道顶板间的夹角为60°；每根锚索4的下端固定有第二托板5，第二托板5长为300mm、宽为300mm、厚为20mm；锚索4锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN； 

（二）巷道左帮的支护

如图3所示，在巷道左帮上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2400mm的右旋螺纹树脂锚杆6，同一排上相邻的两根右旋螺纹树脂锚杆6的间距为1000mm，每排锚杆排中最顶部的一根右旋螺纹树脂锚杆6向着巷道顶板方向倾斜固定且与巷帮间的夹角为60°、剩余的各根右旋螺纹树脂锚杆6与巷帮垂直固定；右旋螺纹树脂锚杆6锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每根右旋螺纹树脂锚杆6的外端端部固定有一个塑钢托板7，塑钢托板7的长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两排锚杆与巷道左帮之间夹固有一张高聚酯纤维网，高聚酯纤维网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为50×50mm，相邻的两张高聚酯纤维网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

（三）巷道右帮的支护

如图4所示，在巷道右帮上均布固定若干排锚杆排，相邻两排锚杆排的间距为1000mm；每排锚杆排包括若干根直径为22mm、长度为2200mm的左旋无纵筋螺纹钢锚杆8，同一排上相邻的两根左旋无纵筋螺纹钢锚杆8的间距为1000mm，每排锚杆排中最顶部的一根左旋无纵筋螺纹钢锚杆8向着巷道顶板方向倾斜固定且与巷帮间的夹角为60°、剩余的各根左旋无纵筋螺纹钢锚杆8与巷帮垂直固定；左旋无纵筋螺纹钢锚杆8锚固采用两支树脂药卷锚固，一支规格为K2335、另一支规格为Z2360，锚固长度为1200mm，锚固力不小于6t，预紧力不小于60KN；每根右旋螺纹树脂锚杆8的外端端部固定有一个第二托板9，第二托板9的长为150mm、宽为150mm、厚为10mm；相邻的两排锚杆与巷道右帮之间夹固有一张金属网，金属网是由直径为6mm的冷拔钢筋制作而成，金属网的长为2000mm、宽为1000mm，网格为100×100mm，相邻的两张金属网之间采用14#双股铅丝绑扎牢固；

（四）巷道底板的支护

对巷道底板浇灌砼层10，砼层厚度为200mm，砼强度为C25。