一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，包括以下步驟：設(shè)計大傾角極軟煤層回采巷道斷面為非規(guī)則五邊形，回采巷道沿巖層頂板布置，巖層頂板與煤層頂板夾角90°，按設(shè)計斷面尺寸掘進(jìn)回采巷道；低幫與巖層頂板采用錨桿、錨索配合金屬網(wǎng)、鋼筋梯支護(hù)，煤層頂板與高幫采用11#工字鋼異形棚配合金屬網(wǎng)、背板支護(hù)；煤層頂板上梁上連接護(hù)板通過巖層頂板上部錨桿緊固與錨網(wǎng)連成一體，異形棚上梁與下梁通過上梁焊接楔形座與下梁焊接U形卡槽進(jìn)行固定連接，下梁下角采用錨桿穿越拉桿與底板打坑下埋進(jìn)行固定；錨桿排距與異形棚排距相同，錨索間排距為錨桿間排距兩倍，且呈五花布置；依次掘進(jìn)回采巷道與支護(hù)，完成施工。
【專利說明】
一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種巷道圍巖控制技術(shù)，屬于巖土工程錨固支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及到地下大傾角煤層開采回采巷道支護(hù)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]大傾角煤層是指煤層傾角在35?55°煤層，在我國西部賦存較多大傾角煤層，由于優(yōu)越煤層開采枯竭，大傾角煤層開采開始走進(jìn)人們的視野。但大傾角煤層由于巷道頂板為傾斜頂板，而矩形斷面掘進(jìn)巷道會出現(xiàn)頂板完整性破壞及松軟煤體冒落較多等情況，巷道不易掘進(jìn)且支護(hù)困難，經(jīng)常造成頂板巖體、煤體的破碎與失穩(wěn)，給大傾角極軟煤層回采巷道穩(wěn)定性控制帶來了挑戰(zhàn)。隨著大傾角煤層回采巷道支護(hù)技術(shù)的進(jìn)步，以保證回采巷道頂板完整性為前提，實現(xiàn)回采巷道頂板自適應(yīng)性的支護(hù)技術(shù)得到了發(fā)展，在原四邊形矩形回采巷道斷面的基礎(chǔ)上先后出現(xiàn)了四邊形、五邊形斷面回采巷道，但由于大傾角松軟煤體強(qiáng)度較低，錨桿支護(hù)難以形成有效承載結(jié)構(gòu)，經(jīng)常造成松軟煤體出露區(qū)錨桿支護(hù)作用失效，單一錨網(wǎng)支護(hù)難以實現(xiàn)大傾角極軟煤層回采巷道圍巖的穩(wěn)定。
[0003]本發(fā)明依據(jù)回采巷道完整巖層頂板錨桿主動支護(hù)、極軟煤層頂板架棚被動支護(hù)的思想，提出一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，設(shè)計回采巷道斷面為非規(guī)則五邊形斷面，回采巷道低幫與巖層頂板采用基本錨網(wǎng)支護(hù)，回采巷道高幫與煤層頂板采用11#工字鋼異形棚支護(hù)，使低幫、頂板基本錨網(wǎng)支護(hù)與高幫、煤層頂板異形棚支護(hù)形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，不僅降低了支護(hù)成本，而且促進(jìn)了圍巖穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明基于大傾角極軟煤層回采巷道煤層頂板、高幫基本錨網(wǎng)支護(hù)難以形成錨固承載體及單一架棚支護(hù)成本高的不足，提出一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，旨在解決大傾角極軟煤層回采巷道煤層頂板、高幫易冒落及基本錨網(wǎng)支護(hù)不易形成有效錨固承載體的難題。依據(jù)煤體、巖體冒落自適應(yīng)理論，采用異形斷面實現(xiàn)回采巷道巖層頂板與煤層頂板夾角90°，低幫與巖層頂板采用基本錨網(wǎng)支護(hù)、高幫與煤層頂板采用11#工字鋼異形棚支護(hù)，且基本錨網(wǎng)支護(hù)與異形棚支護(hù)連成整體，以實現(xiàn)大傾角極軟煤層回采巷道圍巖穩(wěn)定。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其采取的技術(shù)方案是:設(shè)計大傾角極軟煤層回采巷道斷面為非規(guī)則五邊形，回采巷道沿巖層頂板布置，巖層頂板與煤層頂板夾角90°，按設(shè)計斷面尺寸掘進(jìn)回采巷道;低幫與巖層頂板采用基本錨網(wǎng)支護(hù)，低幫為單一錨桿配合金屬網(wǎng)、鋼筋梯支護(hù)，巖層頂板為錨桿、錨索配合金屬網(wǎng)與鋼筋梯支護(hù)，煤層頂板與高幫采用11#工字鋼異形棚配合金屬網(wǎng)、背板支護(hù)；煤層頂板上梁上連接護(hù)板通過巖層頂板上部錨桿緊固與錨網(wǎng)連成一體，異形棚上梁與下梁通過上梁焊接楔形座與下梁焊接卡槽進(jìn)行固定連接，下梁下角采用錨桿穿越拉桿與底板打坑下埋進(jìn)行固定;錨桿排距與異形棚排距相同，巖層頂板錨索間排距為錨桿間排距兩倍，且呈五花布置;依次進(jìn)行回采巷道掘進(jìn)與支護(hù)，完成施工。
[0006]該技術(shù)主要包括以下步驟:
步驟一，設(shè)計大傾角極軟煤層回采巷道斷面形狀為非規(guī)則五邊形，回采巷道沿巖層頂板布置，巖層頂板與煤層頂板夾角90°，回采巷道斷面大小滿足使用功能，按設(shè)計回采巷道斷面尺寸掘進(jìn)回采巷道；
步驟二，采用11#工字鋼制作異形棚的上梁、下梁與楔形座，上梁下端焊接楔形座，下梁上端焊接鋼板制作的U形卡槽，上梁上端焊接用鋼板制作的矩形連接護(hù)板，且上梁下端、U形卡槽與連接護(hù)板均開設(shè)圓孔；
步驟三，大傾角極軟煤層回采巷道掘進(jìn)后，煤層頂板采用前探梁進(jìn)行臨時支護(hù)，保證煤層頂板完整，對巖層頂板進(jìn)行基本錨網(wǎng)支護(hù)，巖層頂板布置五根錨桿，上部四根錨桿垂直于巖層頂板布置，下部一根錨桿與巖層頂板夾角70°，錨桿間排距相等，巖層頂板布置兩根錨索，且呈五花布置，錨索間排距為錨桿間排距兩倍，低幫布置一根水平方向錨桿，低幫錨桿排距與巖層頂板錨桿排距相等；
步驟四，將低幫錨桿與巖層頂板錨桿、錨索的里端部錨固，沿巖層頂板與低幫煤壁掛設(shè)金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)搭接不小于100mm，在巖層頂板與低幫的金屬網(wǎng)面安裝鋼筋梯，從巖層頂板向下第二根錨桿起分別對錨桿、錨索施加預(yù)緊力；
步驟五，去掉用于臨時支護(hù)煤層頂板的前探梁，在高幫下部底板巖層開挖用于埋設(shè)下梁下端的柱坑，對煤層頂板、高幫的出露面掛設(shè)金屬網(wǎng)，將下梁下端放進(jìn)柱坑支設(shè)下梁；步驟六，將上梁下端放進(jìn)下梁上端的U形卡槽內(nèi)，使上梁下端的圓孔與下梁上端的U形卡槽上圓孔對齊，并采用螺栓緊固，使上梁下端的楔形座卡在下梁上端，上梁上端連接護(hù)板與巖層頂板壁面接觸，連接護(hù)板圓孔套入巖層頂板上部錨桿外露端部，在錨桿外露端依次安裝托板與螺母并進(jìn)行緊固，完成異形棚與基本錨網(wǎng)的連接；
步驟七，在上梁、下梁金屬網(wǎng)間架設(shè)背板，并充填嚴(yán)實，在下梁下部間安裝連接拉桿，并在連接拉桿中部圓孔內(nèi)安裝底角錨桿緊固，封填柱坑固定下梁下端；
步驟八，依次進(jìn)行大傾角極軟煤層回采巷道的掘進(jìn)與支護(hù)，完成施工。
[0007]進(jìn)一步，在步驟三中，錨桿采用左旋螺紋鋼制作，直徑20mm，長度2400mm，錨索采用七股鋼絞線制作，直徑19.8mm，長度6500mm。
[0008]進(jìn)一步，在步驟四中，金屬網(wǎng)為菱形鐵絲網(wǎng)，鋼筋梯由16#圓鋼制作，錨桿預(yù)緊力不小于60kN，錨索預(yù)緊力不小于150kN。
[0009]進(jìn)一步，在步驟五中，金屬網(wǎng)規(guī)格與巖層頂板、低幫掛設(shè)金屬網(wǎng)規(guī)格相同，下梁與底板成90°。
[0010]進(jìn)一步，在步驟七中，背板采用木柱制作，拉桿采用鋼板制作。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:本發(fā)明將大傾角極軟煤層回采巷道斷面設(shè)計為非規(guī)則五邊形且沿巖層頂板布置，一次支護(hù)回采巷道采用兩種支護(hù)方式，即:低幫與巖層頂板采用基本錨網(wǎng)支護(hù)、煤層頂板與高幫采用異形棚支護(hù)，并且使基本錨網(wǎng)支護(hù)與異形棚支護(hù)形成一體，降低了支護(hù)成本，促進(jìn)了圍巖穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0012]圖1是實現(xiàn)本發(fā)明一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)示意圖。
[0013]圖2是圖1的錨網(wǎng)支護(hù)區(qū)支護(hù)示意圖。
[0014]圖3是圖1的異形棚支護(hù)區(qū)支護(hù)示意圖。
[0015]圖中:I為錨索；2為巖層頂板;3為錨桿;4為連接護(hù)板;5為煤層頂板;6為背板;7為上梁;8為楔形座;9為U形卡槽;10為回采巷道;11為下梁;12為金屬網(wǎng)；13為拉桿。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0017]本發(fā)明提供了一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)。
[0018]如圖1?3所示，本發(fā)明的【具體實施方式】包括如下步驟:
步驟一，設(shè)計大傾角極軟煤層回采巷道10斷面形狀為非規(guī)則五邊形，回采巷道10沿巖層頂板2布置，巖層頂板2與煤層頂板5夾角90°，回采巷道10斷面大小滿足使用功能，按設(shè)計回采巷道10斷面尺寸掘進(jìn)回采巷道10;
步驟二，采用11#工字鋼制作異形棚的上梁7、下梁11與楔形座8，上梁7下端焊接楔形座8，下梁11上端焊接鋼板制作的U形卡槽9，上梁7上端焊接用鋼板制作的矩形連接護(hù)板4，且上梁7下端、U形卡槽9與連接護(hù)板4均開設(shè)圓孔；
步驟三，大傾角極軟煤層回采巷道10掘進(jìn)后，煤層頂板5采用前探梁進(jìn)行臨時支護(hù)，保證煤層頂板5完整，對巖層頂板2進(jìn)行基本錨網(wǎng)支護(hù)，巖層頂板2布置五根錨桿3，上部四根錨桿3垂直于巖層頂板2布置，下部一根錨桿3與巖層頂板2夾角70°，錨桿3間排距相等，巖層頂板2布置兩根錨索I，且呈五花布置，錨索I間排距為錨桿3間排距兩倍，低幫布置一根水平方向錨桿3，低幫錨桿3排距與巖層頂板2錨桿3排距相等；
步驟四，將低幫錨桿3與巖層頂板2錨桿3、錨索I的里端部錨固，沿巖層頂板2與低幫煤壁掛設(shè)金屬網(wǎng)12，金屬網(wǎng)12搭接不小于100mm，在巖層頂板2與低幫的金屬網(wǎng)12面安裝鋼筋梯，從巖層頂板2向下第二根錨桿3起分別對錨桿3、錨索I施加預(yù)緊力；
步驟五，去掉用于臨時支護(hù)煤層頂板5的前探梁，在高幫下部底板巖層開挖用于埋設(shè)下梁11下端的柱坑，對煤層頂板5、高幫的出露面掛設(shè)金屬網(wǎng)12，將下梁11下端放進(jìn)柱坑支設(shè)下梁11;
步驟六，將上梁7下端放進(jìn)下梁11上端的U形卡槽9內(nèi)，使上梁7下端的圓孔與下梁11上端的U形卡槽9上圓孔對齊，并采用螺栓緊固，使上梁7下端的楔形座8卡在下梁11上端，上梁7上端連接護(hù)板4與巖層頂板2壁面接觸，連接護(hù)板4圓孔套入巖層頂板2上部錨桿3外露端部，在錨桿3外露端依次安裝托板與螺母并進(jìn)行緊固，完成異形棚與基本錨網(wǎng)的連接；
步驟七，在上梁7、下梁11與金屬網(wǎng)12間架設(shè)背板6，并充填嚴(yán)實，在下梁11下部間安裝連接拉桿13，并在連接拉桿13中部圓孔內(nèi)安裝底角錨桿3緊固，封填柱坑以固定下梁11下端；
步驟八，依次進(jìn)行大傾角極軟煤層回采巷道10的掘進(jìn)與支護(hù)，完成施工。
[0019]進(jìn)一步，在步驟三中，錨桿3采用左旋螺紋鋼制作，直徑20mm，長度2400mm，錨索I采用七股鋼絞線制作，直徑19.8mm，長度6500mm。
[0020]進(jìn)一步，在步驟四中，金屬網(wǎng)12為菱形鐵絲網(wǎng)，鋼筋梯由16#圓鋼制作，錨桿3預(yù)緊力不小于60kN，錨索I預(yù)緊力不小于150kN。
[0021]進(jìn)一步，在步驟五中，金屬網(wǎng)12規(guī)格與巖層頂板、低幫掛設(shè)金屬網(wǎng)12規(guī)格相同，下梁與底板成90°。
[0022]進(jìn)一步，在步驟七中，背板6采用木柱制作，拉桿13采用鋼板制作。
[0023]本發(fā)明不僅僅局限于本實施方式的描述，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，設(shè)計大傾角極軟煤層回采巷道斷面形狀為非規(guī)則五邊形，回采巷道沿巖層頂板布置，巖層頂板與煤層頂板夾角90°，回采巷道斷面大小滿足使用功能，按設(shè)計回采巷道斷面尺寸掘進(jìn)回采巷道； 步驟二，采用11#工字鋼制作異形棚的上梁、下梁與楔形座，上梁下端焊接楔形座，下梁上端焊接鋼板制作的U形卡槽，上梁上端焊接用鋼板制作的矩形連接護(hù)板，且上梁下端、U形卡槽與連接護(hù)板均開設(shè)圓孔； 步驟三，大傾角極軟煤層回采巷道掘進(jìn)后，煤層頂板采用前探梁進(jìn)行臨時支護(hù)，保證煤層頂板完整，對巖層頂板進(jìn)行基本錨網(wǎng)支護(hù)，巖層頂板布置五根錨桿，上部四根錨桿垂直于巖層頂板布置，下部一根錨桿與巖層頂板夾角70°，錨桿間排距相等，巖層頂板布置兩根錨索，且呈五花布置，錨索間排距為錨桿間排距兩倍，低幫布置一根水平方向錨桿，低幫錨桿排距與巖層頂板錨桿排距相等； 步驟四，將低幫錨桿與巖層頂板錨桿、錨索的里端部錨固，沿巖層頂板與低幫煤壁掛設(shè)金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)搭接不小于100mm，在巖層頂板與低幫的金屬網(wǎng)面安裝鋼筋梯，從巖層頂板向下第二根錨桿起分別對錨桿、錨索施加預(yù)緊力； 步驟五，去掉用于臨時支護(hù)煤層頂板的前探梁，在高幫下部底板巖層開挖用于埋設(shè)下梁下端的柱坑，對煤層頂板、高幫的出露面掛設(shè)金屬網(wǎng)，將下梁下端放進(jìn)柱坑支設(shè)下梁；步驟六，將上梁下端放進(jìn)下梁上端的U形卡槽內(nèi)，使上梁下端的圓孔與下梁上端的U形卡槽上圓孔對齊，并采用螺栓緊固，使上梁下端的楔形座卡在下梁上端，上梁上端連接護(hù)板與巖層頂板壁面接觸，連接護(hù)板圓孔套入巖層頂板上部錨桿外露端部，在錨桿外露端依次安裝托板與螺母并進(jìn)行緊固，完成異形棚與基本錨網(wǎng)的連接； 步驟七，在上梁、下梁金屬網(wǎng)間架設(shè)背板，并充填嚴(yán)實，在下梁下部間安裝連接拉桿，并在連接拉桿中部圓孔內(nèi)安裝底角錨桿緊固，封填柱坑固定下梁下端； 步驟八，依次進(jìn)行大傾角極軟煤層回采巷道的掘進(jìn)與支護(hù)，完成施工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其特征在于，在步驟三中，錨桿采用左旋螺紋鋼制作，直徑20mm，長度2400mm，錨索采用七股鋼絞線制作，直徑19.8mm，長度6500mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其特征在于，在步驟四中，金屬網(wǎng)為菱形鐵絲網(wǎng)，鋼筋梯由16#圓鋼制作，錨桿預(yù)緊力不小于60kN，錨索預(yù)緊力不小于150kN。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其特征在于，在步驟五中，金屬網(wǎng)規(guī)格與巖層頂板、低幫掛設(shè)金屬網(wǎng)規(guī)格相同，下梁與底板成90。。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大傾角極軟煤層回采巷道錨網(wǎng)異形棚分次支護(hù)技術(shù)，其特征在于，在步驟七中，背板采用木柱制作，拉桿采用鋼板制作。
【文檔編號】E21D11/15GK106014458SQ201610491679
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】辛亞軍, 李夢遠(yuǎn), 安定超, 贠東風(fēng), 姬紅英
【申請人】河南理工大學(xué)