一種巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于礦山災(zāi)害防治領(lǐng)域，具體涉及一種通過全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索協(xié)同支護(hù)防治井下災(zāi)害的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著錨桿錨索支護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，以及巷道地質(zhì)與生產(chǎn)條件的復(fù)雜性和多樣化，尤其是在開采軟弱破碎煤巖時，圍巖大變形是較為常見并且危害較大的一種地質(zhì)災(zāi)害，常規(guī)的支護(hù)形式難以抑制這種變形，給開采帶來了極大的困難，若處理不當(dāng)將造成井下冒頂和垮幫等事故，并可能造成人員傷亡，極大的增加了施工成本。所以錨桿錨索桁架支護(hù)技術(shù)引起了國內(nèi)外的重視。在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國研制出的數(shù)種新型錨桿錨索桁架結(jié)構(gòu)，都有良好的支護(hù)效果。但是目前設(shè)計(jì)的錨桿桁架不能同時作用于頂板和巷幫，因此具有一定的局限性，不能有效的防治軟弱破碎煤巖這種地質(zhì)條件所帶來的災(zāi)害，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定和材料的浪費(fèi)，存在安全隱患。
[0003]因此，有必要設(shè)計(jì)一種全面的支護(hù)結(jié)構(gòu)來防治軟弱破碎煤巖地質(zhì)條件下井下冒頂和垮幫等造成的事故。本發(fā)明采用全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索協(xié)同支護(hù)，通過兩幫的錨桿和頂板錨索的協(xié)同作用，形成全空間桁架支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)不僅可以通過主動作用改善頂板受力狀態(tài)，提尚破碎頂板的整體性；而且可以主動及時加固巷道圍巖，能夠及時有效地控制巷道圍巖的變形破壞，提高圍巖的穩(wěn)定性，支護(hù)效果可靠，安全狀態(tài)良好。并且采用錨索錨桿極大的減輕了工人的勞動量，因其構(gòu)建單體質(zhì)量輕，安裝工藝簡便，易施工，很大程度上提高了安全作業(yè)程度，節(jié)約鋼材，降低支護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決巷道軟弱破碎頂板及兩幫滑移破壞等危害的問題，而設(shè)計(jì)了一種巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)的方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種有效的、低成本、易實(shí)施，井下作業(yè)安全程度高的一種巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，而設(shè)計(jì)了一種巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)協(xié)同方法，其主要操作方法是:
[0007]A)根據(jù)工程的實(shí)際情況掘進(jìn)煤巷；
[0008]B)對頂板進(jìn)行錨索錨桿支護(hù)施工；
[0009]C)對煤巷進(jìn)行錨桿支護(hù)施工；
[0010]D)對底角進(jìn)行打注錨桿支護(hù)；
[0011]E)把錨桿、錨索、錨網(wǎng)及鋼帶等整體連接，形成一個空間錨索桁架支護(hù)體系。
[0012]所述的掘進(jìn)煤巷應(yīng)盡量保證其表面平整、光滑，避免凹凸不平，便于錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件作業(yè)。
[0013]所述的頂板錨索支護(hù)方式是指采用三花布置方式，增加錨索對圍巖整體控制范圍，調(diào)整肩角部位錨索布置方式，頂板錨固部位向幫部偏轉(zhuǎn)20°，使得肩角部位支護(hù)強(qiáng)度和范圍增加。
[0014]所述的頂板錨桿支護(hù)采用Φ20πιπι?Φ22πιπι左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿，長度L2200mm?L2400mm，間排距600 X 100mm?800 X 1000mm,采用高強(qiáng)錨桿螺母M24X 3，配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t。
[0015]所述的頂板錨索支護(hù)采用Φ20X6300mm?Φ22X6300mm的IX 19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，外露長度150?250mm，間排距1600 X 2000mm?1800 X 2000mm。
[0016]所述的巷幫錨桿支護(hù)采用Φ20πιπι?Φ22πιπι左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼，長度L2200mm?L2400mm，間排距600 X 100mm?800 X 1000mm,配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t。
[0017]所述的底角錨桿支護(hù)是底腳采用管縫錨桿，沿45°?60°底腳滑移線打設(shè)2根底腳銷桿，間距500mm?600mm，配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t。
[0018]本發(fā)明與以往的大采高工作面巷道支護(hù)方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]第一，巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)中頂板桁架錨索可以深入煤巷頂板深部穩(wěn)定的巖層，形成很強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，巷幫錨桿可以伸入巷幫深處，并使用鋼帶固定，形成很強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，并且頂板錨索桁架與巷幫錨桿桁架通過鋼帶帶連接，這樣的結(jié)構(gòu)起到協(xié)同作用，使荷載連續(xù)傳遞，有效的控制了巷道圍巖的變形破壞，提高了圍巖的穩(wěn)定性，這樣對巷道的加固和穩(wěn)定比其它方法更具有優(yōu)勢。第二，由于這種全空間桁架錨索錨桿相比U型鋼、鋼管混凝土等支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝簡便，架設(shè)的勞動強(qiáng)度大大減小，提高了作業(yè)的安全程度，并且節(jié)約鋼材，降低了成本。并且本方法采用鋼絲網(wǎng)對圍巖進(jìn)行支護(hù)，鋼絲網(wǎng)整體性、強(qiáng)度和剛度大，控制圍巖變形的能力強(qiáng)。
【附圖說明】
[0020]圖1巷道全空間預(yù)應(yīng)力錨索錨桿桁架協(xié)同支護(hù)立體空間布置示意圖
[0021]圖2巷道全空間預(yù)應(yīng)力錨索錨桿桁架協(xié)同支護(hù)立面圖
[0022]圖3巷道全空間預(yù)應(yīng)力錨索錨桿桁架協(xié)同支護(hù)側(cè)視圖
[0023]圖4巷道全空間預(yù)應(yīng)力錨索錨桿桁架協(xié)同支護(hù)俯視圖
[0024]圖中:1.錨索；2.托架；3.拉桿；4.錨桿；5.鋼絲網(wǎng)；6.鋼帶；7.頂板；8.煤巷。.
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0026](一)掘進(jìn)煤巷。按設(shè)計(jì)毛斷面尺寸掘進(jìn)成形，井筒斷面形狀為矩形。掘進(jìn)過程中，如遇圍巖或迎頭滲水，及時進(jìn)行注漿加強(qiáng)支護(hù)。盡量使煤巷(8)表面平整、光滑，避免凹凸不平，為錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件的安裝創(chuàng)造良好的條件。同時也能使錨桿、錨索、鋼絲網(wǎng)和鋼帶等處于較好的受力狀態(tài)。
[0027](二)頂板支護(hù)。掘進(jìn)出煤后，采用020X6300mm?022X6300mm的1X19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索(I)和?20mm?Φ22πιπι左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼錨桿(4)，長度L2200mm?L2400mm的錨桿(4)，其中錨索(I)外露長度150?250mm，采用“2-1”布置(即三花式)，間排距600X200(tom?800X200(tom，錨桿⑷的間排距600X 1000謹(jǐn)?800X1000mm。在頂板(7)定位錨索孔和錨桿孔后，分別安裝頂板錨索⑴和錨桿(4)。而肩角部位錨索(I)由頂板(7)錨固部位向幫部偏轉(zhuǎn)20°。錨索安裝采用錨索鉆機(jī)在頂板
(7)打孔，清孔，裝入樹脂錨固劑，插入索體，索體必須插入到頂板穩(wěn)定的巖層中Im?3m，裝上托架(2)，錨具，托架(2)采用300X300X16mm高強(qiáng)度可調(diào)心托板及配套鎖具，承載能力不低于40t。然后采用錨桿打鉆機(jī)從定好位的錨桿孔垂直打入頂板，清孔，注入錨固劑，安裝錨桿(4)，錨固錨桿(4);再采用菱形鋼絲網(wǎng)(5)鋪網(wǎng)護(hù)頂，網(wǎng)孔規(guī)格30 X 30mm，搭接長度100?200mm，要使錨桿將鋼帶(6)和鋼絲網(wǎng)(5)連接錨固。然后安裝拉桿(3)，并用張拉設(shè)備張拉錨索到設(shè)計(jì)的預(yù)緊力，形成整體結(jié)構(gòu)。
[0028](三)巷幫支護(hù)。掘進(jìn)出煤后，在巷幫采用菱形鋼絲網(wǎng)(5)，進(jìn)行鋪網(wǎng)護(hù)幫；采用錨桿鉆機(jī)在兩幫中部垂直打孔，清孔，注入錨固劑，安裝錨桿(4)，錨桿(4)采用Φ 20mm?Φ 22mm左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼，長度L2200mm?L2400mm，間排距600 X 100mrn?800X 1000mm,配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t，安裝鋼帶(6)，擰緊螺母達(dá)到錨桿設(shè)計(jì)預(yù)緊力，使錨桿(4)將鋼帶(6)錨固。其它錨桿(4)從中部向外部依次按上述流程安裝?？拷敯?7)的錨桿(4)與水平線呈10度。再進(jìn)行注漿錨固，采用水泥漿全長錨固。并且將巷幫兩側(cè)鋼帶(6)頂端與頂板鋼帶(6)兩端用錨桿錨固連接連接。形成空間桁架結(jié)構(gòu)。
[0029](四)底角支護(hù)。底腳采用管縫錨桿(4)，沿45°?60°底腳滑移線打設(shè)2根底腳銷桿(4)，間距500mm?600mm，配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t，擰緊螺母達(dá)到錨桿設(shè)計(jì)預(yù)緊力。最后進(jìn)行水泥漿全長灌漿。
[0030]以上將頂板與煤巷兩幫的支護(hù)就連接起來，形成全空間錨索錨桿桁架，錨索與錨桿共同協(xié)調(diào)變形，桁架上的荷載連續(xù)傳遞，形成全空間式的協(xié)同支護(hù)方式，對煤巷圍巖進(jìn)行整體支護(hù)。工作面即可開始開采作業(yè)。通常情況下，為了提高成巷速度，縮短支護(hù)時間，在巷道斷面尺寸允許的條件下，應(yīng)配設(shè)多臺錨桿，錨索鉆機(jī)同時作業(yè)，盡量安排頂板錨索和幫錨桿同時作業(yè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)方法，其主要操作過程是: A)根據(jù)工程的實(shí)際情況掘進(jìn)煤巷； B)對頂板進(jìn)行錨索錨桿支護(hù)施工； C)對煤巷進(jìn)行錨桿支護(hù)施工； D)對底角進(jìn)行打注錨桿支護(hù)； E)把錨桿、錨索、錨網(wǎng)及鋼帶等整體連接，形成一個空間錨索桁架支護(hù)體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)方法，其中掘進(jìn)的煤巷應(yīng)盡量保證表面平整、光滑，避免凹凸不平，為錨桿、錨索等支護(hù)構(gòu)件創(chuàng)造良好的條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道全空間預(yù)應(yīng)力錨索錨桿桁架協(xié)同支護(hù)方法，其中頂板錨索支護(hù)中錨索采用Φ 20 X 6300mm?Φ 22 X 6300mm的I X 19股高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力錨索，外露長度 150 ?250mm，間排距 1600 X 2000mm ?1800X2000mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1巷道全預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)方法，其中所述的頂板錨索支護(hù)方式是指采用三花布置方式，增加錨索對圍巖整體控制范圍；調(diào)整肩角部位錨索布置方式，頂板錨固部位向幫部偏轉(zhuǎn)20°，使得肩角部位支護(hù)強(qiáng)度和范圍增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)方法，其中巷幫錨桿支護(hù)采用Φ20ι?πι?Φ22ι?πι左旋無縱筋等強(qiáng)螺紋鋼，長度L2200mm?L2400mm，間排距600X 100mm?800X 1000mm，配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)方法，其中底角錨桿支護(hù)，底腳采用管縫錨桿，沿45°?60°底腳滑移線打設(shè)2根底腳錨桿，間距500mm?600mm，配合拱型高強(qiáng)度調(diào)心球墊和尼龍墊圈，承載能力不低于30t。
【專利摘要】本發(fā)明屬于礦山災(zāi)害防治安全領(lǐng)域，具體涉及一種巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿協(xié)同支護(hù)的方法。巷道全空間預(yù)應(yīng)力桁架錨索錨桿支護(hù)中頂板桁架錨索可以深入煤巷頂部深部穩(wěn)定巖層，形成很強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，幫錨桿可以伸入巷幫深處，并使用鋼筋固定，形成很強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力，并且不同截面的頂板錨索桁架與巷幫錨桿桁架通過鋼筋帶連接，形成一個空間支護(hù)體系，這樣的空間結(jié)構(gòu)可以協(xié)同作用，使錨桿、錨索和鋼帶承受荷載連續(xù)傳遞，有效的控制了巷道圍巖的變形破壞，提高了圍巖整體的自承能力和穩(wěn)定性，這樣對巷道的加固及其穩(wěn)定比其他方法更具有優(yōu)勢。并且這種全空間桁架錨索錨桿相比U型鋼、鋼管混凝土支護(hù)等施工工藝簡便，架設(shè)的勞動強(qiáng)度大大減小，提高了安全作業(yè)的程度，并且節(jié)約鋼材，降低了成本。
【IPC分類】E21D20-00
【公開號】CN104533483
【申請?zhí)枴緾N201410815859
【發(fā)明人】左建平, 吳迪, 張婷, 劉光文
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日