CN103352707B - 一种多维多级支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多维多级支护方法，是通过长锚杆、短锚杆、长锚索、短锚索的有序结合形成多极支护，并采用钢筋托梁和对拉锁具形成多维支护，从而使锚杆（索）支护由二维受力向三维受力转化，提高受强烈动压影响下煤矿井下复合型顶板巷道围岩的稳定性，同时节约了工程支护材料，降低了施工成本，减少浪费，增加支护可靠性。其方法简单、易行，安全经济，支护效果好，具广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明属于一种支护方法，尤其涉及一种受动压影响下复合顶板巷道多维多级支护方法。
背景技术
井下巷道的围岩稳定性是井下安全生产的重要保证，巷道围岩性质、围岩压力、围岩控制是影响围岩稳定性三大因素，其中围岩性质是影响围岩稳定性的最基本因素，不同岩石的物理力学性质差别很大，特别是受强烈动压影响下巷道围岩破碎、松软，岩石力学强度低等性质对巷道围岩稳定性最为不利。复合型顶板巷道离层冒顶现象时有发生，所以如何提高围岩强度和合理支护手段成为了保证巷道稳定性的关键因素，传统的支护理论与方法主要是通过锚杆（索）支护，支护形式单一，所用锚杆（索）支护参数相同，锚杆（索）在复杂构造围岩条件以及受强烈动压影响复合顶板巷道支护中难以各自的优势，造成支护材料浪费，如在破碎软岩中，锚杆（索）的长度、强度及其锚固力可能满足不了支护强度的需要，造成围岩冐落失稳，而在坚硬完整岩层中，锚杆（索）的长度和强度超过其所需要的参数，造成锚杆（索）的浪费，所以传统支护方法的支护效果并不明显，无法经济有效地控制受强烈动压影响下的复合顶板巷道变形。
发明内容
本发明的目的是解决现有巷道支护方法采用单一支护形式支护效果不明显，无法经济有效的控制受强烈动压影响下的巷道围岩稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种多维多级支护方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、测定巷道各块段围岩应力与变形特点；
2）、在巷道顶板和巷道侧壁分别安装顶板锚杆、帮锚杆，用于在浅部围岩造壳形成一级支护，并将同一断面的顶板锚杆用钢筋托梁连接，巷道轴向方向上的顶板锚杆用对拉锁具连接；同一断面的帮锚杆用钢筋托梁连接，巷道轴向方向上的帮锚杆用对拉锁具连接；
3）、根据步骤1）测定的结果在任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装短锚索，用于在巷道建立二次强化锚固承载结构形成二级支护；
4）、根据步骤1）测定的结果在任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装长锚索，用于在巷道建立空间组合拱壳支护结构体形成三级支护；
5）、将同一断面的短锚索用对拉锁具连接，巷道轴向方向上的短锚索用对拉锁具连接；将同一断面的长锚索用对拉锁具连接，巷道轴向方向上的长锚索用对拉锁具连接，用于在巷道建立多维支护。
所述的顶板锚杆、帮锚杆长度为1.6～2.4m，所述的短锚索长度为4m~5m，直径为15.24mm~17.8mm；所述的长锚索长度为7m~9m，直径为20mm~22mm。
进一步的所述顶板锚杆在顶板边角位置安装时，安装角度为与垂直方向顺时针偏差10°～20°，预紧力为20kN~70kN；所述帮锚杆在巷道侧壁上部安装时，安装角度为与水平方向逆时针10°~30°，预紧力为20kN~70kN。
本发明针对构造复杂区域以及受强烈动压影响下复合顶板巷道离层变形大，压力大等特点，采用多维多级支护，采用不同规格的锚杆和锚索，形成多级支护形式，使用钢筋托梁和对拉锁具将锚杆与锚杆之间或锚索与锚索之间在各个方向连接起来形成多维支护形式，多维支护与多级支护相结合，既充分利用了支护材料并发挥各自的优势，同时实现支护体之间在各个方向上相互连接形成支护整体，最终形成具有一定厚度和强度的组合拱壳控制支护结构体，使动压复合顶板巷道变形得到有效控制。
本发明的支护方法使锚杆（索）支护由二维受力向三维受力转化，提高围岩的稳定性，形成挤压加固顶板，多维支护体系使顶板能承受压力并阻止上部围岩的松动和变形，增加节理裂隙面或岩层间的摩擦力，形成加固岩梁，减少挠度，降低顶板所受张拉强度，减少了巷道表面由于顶板弯曲下沉造成的拉伸破坏作用；并且多级支护充分发挥不同规格锚杆（索）支护作用，充分利用支护材料，实现了动压复合顶板巷道稳定性的有效控制，适用于构造复杂区域以及深部、受动压影响复合顶板地下工程，特别是受强烈动压影响下煤矿井下复合型顶板巷道的支护，节约了工程支护材料，降低了施工成本，减少浪费，增加支护可靠性。其方法简单、易行，安全经济，支护效果好，具广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的多维多级支护巷道断面支护示意图；
图2是本发明的多维多级支护巷道顶板支护俯视图；
图3是本发明的多维多级支护巷道两帮支护侧视图；
图中1-顶板锚杆，2-短锚索，3-长锚索，4-帮锚杆，5-钢筋托梁，6-对拉锁具。
具体实施方式
图1所示，某矿尾巷，受相邻工作面回采的影响，断面形状为矩形，沿顶布置，采用常规锚网索支护时，巷道离层变形、破坏严重；尾巷顶板为复合型顶板，巷道埋深800m，尾巷围岩主要是泥岩、砂纸泥岩、粉砂岩、细砂岩、炭质泥岩等，各岩层节理、层软弱夹层发育。具体实施步骤如下：
1.采用数值计算、理论分析及现场实测等方法，得到巷道围岩结构特征以及围岩应力与变形规律，并计算出所需支护强度，根据巷道各块段所需的支护强度及顶板不同岩层厚度的变化，结合顶板岩层结构特征，确定顶板锚杆（1）、帮锚杆（4）长度2.4m，杆体直径22mm，杆尾螺纹为M24，锚杆间距900mm，排距1000mm、锚杆预紧力为70kN；短锚索（2）长度为4.3，直径为17.8mm，间距1.8m，排距2m，预紧力为180kN；长锚索（3）长度为7.3，直径为22mm，间距2m，预紧力为200kN。
3.巷道开挖后，及时安装顶板锚杆（1）、帮锚杆（4），实施一级支护在巷道浅部围岩造壳，顶板锚杆（1）、帮锚杆（4）采用高强预应力让压锚杆支护，顶板边角锚杆安装角度为15°，帮上部锚杆安装角度为20°，如图2和图3所示，锚固方式为加长锚固，采用两支超快树脂锚固剂（规格为MSCK2350），采用三明治垫圈、让压管、螺母、拱型托盘，托盘规格为150×150×12mm托盘，双钢筋托梁规格：型号为Φ16×4300mm×1000mm×120mm。采用金属网护顶，网片规格4700×1100mm，在安装顶板锚杆（1）、帮锚杆（4）时，同一断面的锚杆用钢筋托梁（5）连接，再将不同断面的锚杆用对拉锁具（6）连接。
4.在任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装短锚索（2），实施二级支护，使巷道顶板形成二次强化锚固承载结构，短锚索（2）采用高强应力锚索，1×7股高强度低松弛预应力钢绞线；然后任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装长锚索（3）实施三级支护，形成具有一定厚度和强度的空间组合拱壳支护结构体，长锚索（3）多布置在巷道中部，长锚索（3）采用高强预应力让压锚索，1×19股高强度低松弛预应力钢绞线，长锚索（3）与顶板表面之间安装一让压木板，尺寸为400mm×400mm×100mm，起到让压作用，短锚索（2）、长锚索（3）均采用三支MSZ2350树脂药卷锚固，锚索托盘：采用300mm×300mm×16mm高强度可调心托板及配套锁具，垂直顶板安装。
5.将短锚索（2）和长锚索（3）分别在巷道轴向及横断面方向采用对拉锁具（6）连接，形成三维空间支护体系。
Claims (3)
1.一种多维多级支护方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、测定巷道各块段围岩应力与变形特点；
2）、在巷道顶板和巷道侧壁分别安装顶板锚杆、帮锚杆，用于在浅部围岩造壳形成一级支护，并将同一断面的顶板锚杆用钢筋托梁连接，巷道轴向方向上的顶板锚杆用对拉锁具连接；同一断面的帮锚杆用钢筋托梁连接，巷道轴向方向上的帮锚杆用对拉锁具连接；
3）、根据步骤1）测定的结果在任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装短锚索，用于在巷道建立二次强化锚固承载结构形成二级支护；
4）、根据步骤1）测定的结果在任两个顶板锚杆钢筋托梁之间安装长锚索，用于在巷道建立空间组合拱壳支护结构体形成三级支护；
5）、将同一断面的短锚索用对拉锁具连接，巷道轴向方向上的短锚索用对拉锁具连接；将同一断面的长锚索用对拉锁具连接，巷道轴向方向上的长锚索用对拉锁具连接，用于在巷道建立多维支护。
2.根据权利要求1所述的多维多级支护方法，其特征在于:所述的顶板锚杆、帮锚杆长度为1.6～2.4m，所述的短锚索长度为4m~5m，直径为15.24mm~17.8mm；所述的长锚索长度为7m~9m，直径为20mm~22mm。
3.根据权利要求1所述的多维多级支护方法，其特征在于:所述的顶板锚杆在顶板边角位置安装时，安装角度为与垂直方向顺时针偏差10°～20°，预紧力为20kN~70kN；所述帮锚杆在巷道侧壁上部安装时，安装角度为与水平方向逆时针10°~30°，预紧力为20kN~70kN。
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