煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構，煤巷的頂板和兩幫采用錨桿類支護結構，所述錨桿采用高強高預緊力錨桿，通過高強高預緊力錨桿將巷道頂煤以及頂板巖層加固成一個完整的組合梁；在煤巷每個支護斷面的頂板上還布置有橫向的托梁和兩根以上的錨索，通過錨索將托梁拉緊，從而將由高強高預緊力錨桿加固而成的組合梁懸吊住。本實用新型錨桿支護可以有效地阻止頂板巖層松散冒落，可將己受到上部煤層開采影響、完整性受到一定破壞程度的上部煤層或為煤層開采后垮落的應力降低區(qū)巖層加固成一個完整的組合梁，再通過錨索槽鋼梁的懸吊作用，使下部煤層開采過程中頂板結構變化較小，避免出現(xiàn)較大的礦山壓力，保證下部煤層巷道的完整性。
【專利說明】
煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及采礦技術領域，尤其是井下采空區(qū)支護結構。。
【背景技術】
[0002]由于煤層賦存條件的差異，不同煤田的可采煤層層數(shù)可從一層到數(shù)十層，層間距離大小也差異較大，一般層間距離小于6米的稱為近距離煤層，煤層層間距的不同，相互間的開采影響程度差別很大。當煤層的層間距較大時，上部煤層開采后對下部煤層的開采影響程度很小，其下部煤層的開采方法和礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律一般不受上部煤層的開采影響。但隨著煤層間距的減小，上下煤層間開采的相互影響程度會逐漸增大，特別是當煤層間距很近時，下部煤層開采前其頂板己受到上部煤層開采損傷影響而完整性受到一定程度的破壞，此時的上部煤層或為煤層開采后垮落的巖石(應力降低區(qū))或為殘留的區(qū)段煤柱(應力集中區(qū))，會導致下部煤層開采過程中頂板結構和應力環(huán)境發(fā)生重大變化，從而使下部煤層開采過程中與以往單一煤層開采情況相比出現(xiàn)了較為復雜的礦山壓力及礦山壓力顯現(xiàn)特征。對于近距離下部煤層的巷道布置系統(tǒng)和巷道支護方式的選擇帶來一定困難。
[0003]而現(xiàn)有單一煤層或大間距煤層開采的頂板巖層控制理論和經(jīng)驗，不能很好地解釋近距離煤層條件下的礦壓現(xiàn)象原理及控制機理。目前，我國煤巷支護大部分采用錨桿或錨網(wǎng)或錨帶支護技術，但上述錨桿類支護結構、支護參數(shù)等均取決于地質(zhì)采礦條件。由于近采空區(qū)下煤巷頂板狀態(tài)具有特殊性，在極近距離煤層開采的過程中，下部煤層煤巷的現(xiàn)有支護方法很難保證巷道的完整性，大多都受到不同程度的破壞，影響正常生產(chǎn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對煤礦采空區(qū)下近距離煤巷的頂板結構、應力環(huán)境和礦山壓力顯現(xiàn)特征，設計一種新的支護結構。
[0005]—種煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構，煤巷的頂板和兩幫采用錨桿類支護結構，其特征在于，所述錨桿類支護結構的錨桿采用高強高預緊力錨桿，通過高強高預緊力錨桿將巷道頂煤以及頂板巖層加固成一個完整的組合梁;在煤巷每個支護斷面的頂板上還布置有橫向的托梁和兩根以上的錨索，通過錨索將托梁拉緊，從而將由高強高預緊力錨桿加固而成的組合梁懸吊住.
[0006]上述的高強高預緊力錨桿安裝在頂板時，采用直徑20mm礦用高強螺紋鋼，錨桿長度至少大于底板損傷深度h。加兩塊樹脂錨固劑的長度，且不低于2400mm，要求其屈服強度>500MPa，抗拉強度>650MPa，錨桿施加預緊力60KN以上;上述的高強高預緊力錨桿安裝在兩幫時，采用直徑180mm的礦用高強螺紋鋼，錨桿長度大于2000mm，要求其屈服強度>500MPa，抗拉強度>650MPa，錨桿施加預緊力40KN以上；要求錨桿間距和排距均為800-1000mm;上述的錨索采用礦用籠型錨索，錨索直徑17-18mm，錨索安裝深度應靠近上部煤層采空區(qū)的底部，且至少為4500mm，最大破斷力>353KN;上述的托梁采用11#槽鋼，長度2200mm;要求托梁每隔兩排錨桿布置一根。
[0007]按照傳統(tǒng)的錨桿安裝方法，孔底采用兩塊防水型樹脂錨固劑，錨桿孔口采用300X300 X 12_高強弧形托盤;安裝錨索時孔底采用四塊防水型樹脂錨固劑，托梁上的錨索托盤采用100 X 100 X 1mm的平托盤。
[0008]這種高強預緊力錨桿+錨索槽鋼梁支護結構的積極效果是，由于上部采空區(qū)的存在，采用長錨索懸吊方式在此特殊地質(zhì)條件下是不可能實現(xiàn)的，因此，采用高預緊力錨桿可有效地提高圍巖的殘余強度，充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力，錨桿與其錨固范圍內(nèi)的錨固體構成一種錨固支護體，在錨桿的約束與抗剪作用下，使塑性破壞后易于松動的煤巖體形成具有一定承載能力并可適應圍巖變形的錨桿平衡拱，從而提高頂板的整體性，防止頂板松散冒落。從巷道縱向看，錨桿支護形成的錨固平衡拱是掘進工作面空頂區(qū)上方頂板自穩(wěn)的基礎。因此，采用高預緊力高強錨桿支護可以有效地阻止頂板巖層松散冒落，可將己受到上部煤層開采影響、完整性受到一定破壞程度的上部煤層或為煤層開采后垮落的應力降低區(qū)巖層加固成一個完整的組合梁，再通過錨索槽鋼梁的懸吊作用，使下部煤層開采過程中頂板結構變化較小，避免出現(xiàn)較大的礦山壓力，保證下部煤層巷道的完整性。
【附圖說明】
[0009]圖1是實施例的支護結構斷面圖；
[0010]圖2是實施例的頂板支護結構平面圖。
[0011]圖例說明，1-兩幫錨桿，2-幫部鋼帶，3-托梁，4-頂部錨桿，5-錨索，6-頂部鋼帶，7-高強弧形托盤。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、圖2所示，一種煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構，煤巷的頂板和兩幫采用錨桿類支護結構;其中，所述錨桿類支護結構的錨桿采用高強高預緊力錨桿，包括兩幫錨桿I和頂部錨桿4，通過高強高預緊力的頂部錨桿4將巷道頂煤以及頂板巖層加固成一個完整的組合梁;在煤巷每個支護斷面的頂板上還布置有橫向的托梁3和兩根以上的錨索5，通過錨索5將托梁3拉緊，從而將頂部錨桿4加固而成的組合梁懸吊住;上述的頂部錨桿4安裝時，采用直徑20mm、長度2400mm的礦用高強螺紋鋼，要求其屈服強度>15.7t，抗拉強度>19.7t，錨桿施加預緊力6t以上;上述的兩幫錨桿I安裝時，采用直徑180mm、長度2200mm的礦用高強螺紋鋼，要求其屈服強度>12.7t，抗拉強度>18t，錨桿施加預緊力4t以上；要求錨桿間距值a和排距值b均為800-1000mm;上述的錨索5采用礦用籠型錨索，錨索直徑17-18mm、長度大于4500mm，最大破斷力> 36t;上述的托梁3采用11#槽鋼，長度2200mm;要求托梁每隔兩排銷桿4布置一根。
[0013]按照傳統(tǒng)的錨桿安裝方法，孔底采用兩塊防水型樹脂錨固劑，錨桿孔口采用300X300X12mm高強弧形托盤7;安裝錨索時孔底采用四塊防水型樹脂錨固劑，托梁3上的錨索托盤采用100 X 100 X 1mm的平托盤。
[0014]圖中還顯示實施例的錨桿類支護采用的是錨帶支護，兩幫設有幫部鋼帶2，頂部設有頂部鋼帶6。
【主權項】
1.一種煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構，煤巷的頂板和兩幫采用錨桿類支護結構，其特征在于，所述錨桿類支護結構的錨桿采用高強高預緊力錨桿，通過高強高預緊力錨桿將巷道頂煤以及頂板巖層加固成一個完整的組合梁;在煤巷每個支護斷面的頂板上還布置有橫向的托梁和兩根以上的錨索，通過錨索將托梁拉緊，從而將由高強高預緊力錨桿加固而成的組合梁懸吊住。2.如權利要求1所述的煤礦采空區(qū)下近距離煤巷支護結構，其特征在于， 所述的高強高預緊力錨桿安裝在頂板時，采用直徑20mm礦用高強螺紋鋼，錨桿長度至少大于底板損傷深度h。加兩塊樹脂錨固劑的長度，且不低于2400mm，要求其屈服強度>500MPa，抗拉強度> 650MPa，錨桿施加預緊力60KN以上； 所述的高強高預緊力錨桿安裝在兩幫時，采用直徑180mm的礦用高強螺紋鋼，錨桿長度大于2000mm，要求其屈服強度> 500MPa，抗拉強度> 650MPa，錨桿施加預緊力40KN以上；要求銷桿間距和排距均為800-1000mm; 所述的錨索采用礦用籠型錨索，錨索直徑17_18mm，錨索安裝深度應靠近上部煤層采空區(qū)的底部，且至少為4500mm，最大破斷力>353KN; 所述的托梁采用11#槽鋼，長度2200mm;要求托梁每隔兩排錨桿布置一根。
【文檔編號】E21D20/00GK205422761SQ201620213959
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】張小康, 王海平, 白建民, 鄭斌斌, 連傳杰, 馬長青
【申請人】霍州煤電集團有限責任公司