CN104653203A - 一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的煤层巷道顶板支护方法，第一，对巷道两帮煤壁用加长锚杆进行加长锚固；第二，对靠近巷道两帮煤壁的肩部顶板采用阻剪锚杆和阻剪锚索进行复合支护；同时，利用阻剪锚杆和阻剪锚索中的锚固力对肩部软岩顶板或裂隙发育顶板进行锁紧；第三，在巷道中部使用高强锚索将煤层顶板、软岩顶板或复合顶板锚固在坚硬顶板上，减少其弯曲度，防止弯曲破坏。本发明根据巷道不同部位的变形特征使用不同性能的锚杆，施工简单、方便，施工速度快，工效高，对深井开采时的软岩顶板、复合顶板和破碎顶板的控制效果好，支护结构的承载能力强，巷道返修率较低。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿巷道支护领域，具体涉及一种煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板和破碎复合顶板的巷道顶板支护方法。
背景技术
现行煤矿普遍采用锚杆、锚索、金属网互相配合的支护方式支护巷道顶板。这些方法运用的原理主要是用锚杆、锚索悬吊住已脱离母体顶板的离层岩块，防止巷道表层的岩层变形过大。这种支护方法的缺点，没有设法去解决煤层顶板、软岩顶板和破碎复合顶板中的层间剪应力超限问题，岩层间的剪应力一旦发生将驱使岩层刚度急剧下降，剪错变形量急剧增大，很快将抗剪能力较小的锚杆、锚索剪断，进而使得巷道失稳；顶板岩层刚度小到一定程度之后，顶板挠度也很难得到控制，导致顶板出现大量的拉断裂隙，最终使支护结构失去了支护作用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，通过在巷道的顶板以及巷帮上复合普通锚杆、高强度锚索等实现支护，与现有技术相比，具有支护强度高、支护效果好的优点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征是通过以下步骤实现：
A、在巷道掘进迎头割煤或破岩放炮完成，露出顶板之后，紧接着在巷道的中部顶板两侧施工普通锚杆，将顶煤、软岩或破碎顶板组合成整体；
B、在上述巷道顶板中部，两普通锚杆之间打高强锚索到顶煤、软岩或破碎顶板以上的坚硬整体岩层内2m，将组合顶板锚固到其上坚硬顶板中；
C、在巷道的两肩各紧靠巷帮煤壁处，各施工一个阻剪锚杆，孔长到软岩、破碎复合顶板以上坚硬整体性岩层内0.5m以上；
D、在巷道的两肩部位各施工一个阻剪锚索，锚索孔需延长到复合顶板以上整体性岩层内2m以上；
E、在顶板支护施工完成，并将巷道内已破碎的浮煤运走之后，对巷道煤帮使用超长锚杆进行锚固。
进一步的，阻剪锚杆位于阻剪锚索外侧。
进一步的，步骤B中采用大直径钻孔钻眼后，用树脂锚固剂药卷将锚杆锚固在顶板深处坚硬整体岩层内，锚固剂药卷下段锚杆的外部套有阻剪管，锚杆从阻剪管中部穿过，到巷道顶板表面，用锚杆托盘和螺帽锁紧。
进一步的，步骤C中孔分两段，其中上段采用小孔径，用于将高强锚索锚固到顶板深处坚硬完整的岩层中，下段采用大孔径，长度比软岩或破碎复合顶板的厚度略长，用于安装阻剪管。高强锚索从阻剪管中部穿过，一直到巷道顶板表面，用锚索托盘和锚固机构锁紧。
进一步的，阻剪管的长度大于煤层顶板、软岩顶板或破碎复合顶板的厚度。
进一步的，普通顶板锚杆长度需使组合范围的复合顶板厚度小于被屈曲的临界厚度。
本发明的工作原理以及有益效果表现在：
本发明采用了以下新的方案：
第一，对巷道两帮软弱煤壁使用加长锚杆进行加长锚固，使深入煤壁内的顶板承受均匀的支承压力，减少其中的弯矩载荷，相应减小层间的剪切错动。
第二，对靠近巷道两帮煤壁的肩部顶板采用阻剪锚杆和阻剪锚索进行复合支护，利用阻剪锚杆和阻剪锚索的阻剪管对肩部顶板岩层层面或裂隙间的剪切力进行约束，预防肩部顶板岩层层面或裂隙间的剪应力超限而破坏。同时，利用阻剪锚杆和阻剪锚索中的锚固力对肩部软岩顶板或裂隙发育顶板进行锁紧，增大层面或裂隙面上的摩擦力，进而阻止层面或裂隙面发生滑动。
第三，在巷道中部使用高强锚索将煤层顶板、软岩顶板或复合顶板锚固在坚硬顶板上，减少其弯曲度，防止弯曲破坏。本发明根据巷道不同部位的变形特征使用不同性能的锚杆，施工简单、方便，施工速度快，工效高，对深井开采时的软岩顶板、复合顶板和破碎顶板的控制效果好，支护结构的承载能力强，巷道返修率较低。
综上：本发明与传统方法的主要不同是综合采用了三个措施阻止解决煤层顶板、软岩顶板和破碎复合顶板中的层间错动。深井煤层回采巷道煤帮上的集中支承压力不均匀分布是复合顶板产生巨大弯矩的主要原因。解决该问题的措施一是加长巷帮锚杆的锚固范围使得顶板深入到煤帮内的部分受到均衡的支承压力，减小了复合顶板内的弯矩变化。措施二是采用了抗剪锚杆和抗剪锚索，一方面抗剪锚杆或锚索中的阻力剪管能够平衡部分岩层中的剪切应力，另一方面，只要抗剪锚杆或锚索在阻剪管的保护下不被剪切破坏，就能够提供的强大锚固力增大了岩层层面间的正压力，使岩层间的剪切量得到进一步的平衡。
巷道中部锚索对复合顶板离层量的限制也对复合顶板完整性和整体性的维护起到了很好的作用。这些方法的综合使用确保了复合顶板的稳定，也就确保了巷道的长久稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，通过以下步骤实现：
A、在巷道掘进迎头割煤或破岩放炮完成，露出顶板之后，紧接着在巷道1的中部顶板两侧施工普通锚杆2，普通锚杆2设有多个，可沿巷道延伸方向进行设置，将顶煤、软岩或破碎顶板组合成整体；
对巷道两帮软弱煤壁使用加长锚杆5进行加长锚固，使深入煤壁内的顶板承受均匀的支承压力，减少其中的弯矩载荷，相应减小层间的剪切错动。
B、在上述巷道顶板中部、两普通锚杆之间打高强锚索6到顶煤、软岩或破碎顶板以上的坚硬整体岩层内2m，高强锚索设有多个，同时可设于普通锚杆两侧形成阻剪锚杆，可沿巷道延伸方向进行设置，将组合顶板锚固到其上坚硬顶板中；
在高强锚索安装时，比如两侧的阻剪锚杆，可先钻孔，采用大直径钻孔钻眼，然后，用树脂锚固剂药卷将锚杆锚固在顶板深处坚硬整体岩层内，锚固剂药卷下段锚杆的外部套有阻剪管，锚杆从阻剪管中部穿过，到巷道顶板表面，用锚杆托盘和螺帽锁紧。
C、在巷道的两肩各紧靠巷帮煤壁处，各施工一个阻剪锚杆3，孔长到软岩、破碎复合顶板以上坚硬整体性岩层内0.5m以上；
孔分两段，其中上段采用小孔径，用于将高强锚索锚固到顶板深处坚硬完整的岩层中，下段采用大孔径，长度比软岩或破碎复合顶板的厚度略长，用于安装阻剪管。高强锚索从阻剪管中部穿过，一直到巷道顶板表面，用锚索托盘和锚固机构锁紧。
阻剪锚杆位于阻剪锚索外侧。
对靠近巷道两帮煤壁的肩部顶板采用阻剪锚杆和阻剪锚索进行复合支护，利用阻剪锚杆和阻剪锚索的阻剪管对肩部顶板岩层层面或裂隙间的剪切力进行约束，预防肩部顶板岩层层面或裂隙间的剪应力超限而破坏。同时，利用阻剪锚杆和阻剪锚索中的锚固力对肩部软岩顶板或裂隙发育顶板进行锁紧，增大层面或裂隙面上的摩擦力，进而阻止层面或裂隙面发生滑动。
D、在巷道的两肩部位各施工一个阻剪锚索，锚索孔需延长到复合顶板以上整体性岩层内2m以上；
E、在顶板支护施工完成，并将巷道内已破碎的浮煤运走之后，对巷道煤帮使用超长锚杆进行锚固。
在巷道中部使用高强锚索将煤层顶板、软岩顶板或复合顶板锚固在坚硬顶板上，减少其弯曲度，防止弯曲破坏。
阻剪管的长度大于煤层顶板、软岩顶板或破碎复合顶板的厚度。
普通顶板锚杆长度需使组合范围的复合顶板厚度小于被屈曲的临界厚度。
帮锚杆应使用全场粘结锚固，其长度根据巷道煤壁塑性区支承压力分布规律确定。
本发明采用了三个措施阻止解决煤层顶板、软岩顶板和破碎复合顶板中的层间错动。深井煤层回采巷道煤帮上的集中支承压力不均匀分布是复合顶板产生巨大弯矩的主要原因。
一是加长巷帮锚杆的锚固范围使得顶板深入到煤帮内的部分受到均衡的支承压力，减小了复合顶板内的弯矩变化。
二是采用了抗剪锚杆和抗剪锚索，一方面抗剪锚杆或锚索中的阻力剪管能够平衡部分岩层中的剪切应力，另一方面，只要抗剪锚杆或锚索在阻剪管的保护下不被剪切破坏，就能够提供的强大锚固力增大了岩层层面间的正压力，使岩层间的剪切量得到进一步的平衡。
巷道中部锚索对复合顶板离层量的限制也对复合顶板完整性和整体性的维护起到了很好的作用。这些方法的综合使用确保了复合顶板的稳定，也就确保了巷道的长久稳定。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征是通过以下步骤实现：
A、在巷道掘进迎头割煤或破岩放炮完成，露出顶板之后，紧接着在巷道的中部顶板两侧施工普通锚杆，将顶煤、软岩或破碎顶板组合成整体；
B、在上述巷道顶板中部，两普通锚杆之间打高强锚索到顶煤、软岩或破碎顶板以上的坚硬整体岩层内2m，将组合顶板锚固到其上坚硬顶板中；
C、在巷道的两肩各紧靠巷帮煤壁处，各施工一个阻剪锚杆，孔长到软岩、破碎复合顶板以上坚硬整体性岩层内0.5m以上；
D、在巷道的两肩部位各施工一个阻剪锚索，锚索孔需延长到复合顶板以上整体性岩层内2m以上；
E、在顶板支护施工完成，并将巷道内已破碎的浮煤运走之后，对巷道煤帮使用超长锚杆进行锚固。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征在于：阻剪锚杆位于阻剪锚索外侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征在于：步骤B中采用大直径钻孔钻眼后，用树脂锚固剂药卷将锚杆锚固在顶板深处坚硬整体岩层内，锚固剂药卷下段锚杆的外部套有阻剪管，锚杆从阻剪管中部穿过，到巷道顶板表面，用锚杆托盘和螺帽锁紧。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征在于：步骤C中孔分两段，其中上段采用小孔径，用于将高强锚索锚固到顶板深处坚硬完整的岩层中，下段采用大孔径，长度比软岩或破碎复合顶板的厚度略长，用于安装阻剪管。
5.高强锚索从阻剪管中部穿过，一直到巷道顶板表面，用锚索托盘和锚固机构锁紧。
6.根据权利要求1所述的一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征在于：阻剪管的长度大于煤层顶板、软岩顶板或破碎复合顶板的厚度。
7.根据权利要求1所述的一种用于煤矿深井开采时煤层顶板、软岩顶板或复合顶板的巷道顶板支护方法，其特征在于：普通顶板锚杆长度需使组合范围的复合顶板厚度小于被屈曲的临界厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150527 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |