[发明专利]一种控制跨采巷道围岩变形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制跨采巷道围岩变形方法，尤其适用于跨采巷道的围岩控制。

背景技术

巷道是矿井开采、运输和保证煤矿安全生产的重要通道，我国煤矿每年新掘巷道10000余公里，其中受到动压影响的巷道占70～80％，是一项浩大的地下工程。随着国民经济的持续发展，在今后相当长的时期内煤炭仍将是能源结构的主体，我国对煤炭需求仍将维持在一个较高水平，因此，受跨采影响巷道的比重将会进一步增加。目前国内外采用的围岩控制方法，主要包括巷道金属支架支护、围岩注浆加固支护、联合支护、合理布置巷道、巷道围岩卸压等。这些方法虽然能够解决现场的一些实际问题，但对于在跨采影响条件下，巷道围岩应力急剧增加，巷道围岩的塑性区、破碎区范围明显加大，巷道在其服务期间屡遭破坏，失修率高，需要进行不断的维护或返修，不但巷道支护成本高，而且造成煤炭资源开采的极端困难。因此，该类巷道围岩的有效控制问题已成为制约我国煤炭生产进一步发展的重要因素。

发明内容

本发明的目的是根据已有技术存在的不足之处，提供一种方法简单，易于施工，能有效控制跨采巷道围岩变形方法。

本发明所采用的技术方案包括巷道常规的锚杆支护，其特征在于：

a.在半圆拱跨采巷道易发生破坏的肩角支护弱结构处，采用杆体为20MnSi左旋无纵筋螺纹钢、锚尾经过强化热处理的高性能预应力锚杆进行支护；

b.在高性能预应力锚杆支护之间采用Φ15.24mm或Φ17.8mm小孔径预应力锚索对其进行加密支护，预应力锚杆与预应力锚索的间距不超过0.65m；

c.在巷道底角距离底板高度为L1处设置与水平线夹角为α的高性能预应力锚杆进行支护；

d.在锚杆、锚索支护间隔3～5排距处加设间距为L2的注浆锚杆进行锚注支护。

所述加密高性能预应力锚杆支护的预应力为20～30KN；锚索支护的预应力为100～120KN；加密高性能预应力锚杆的排距为0.7m～0.8m；锚索排距为2.8m～3.2m。

本发明的有益效果：

(1)能有效的控制巷道围岩变形，提高了巷道支护的安全可靠性，杜绝了巷道掘进和支护中发生冒顶的可能性，提高了巷道的服务期质量，有利于矿井安全生产；

(2)减轻了工人的劳动强度，降低了成巷成本，增加了矿井的经济效益；

(3)极大地缓解了矿井开拓准备与工作面生产的衔接问题，为矿井的高效生产和可持续发展创造了条件。

附图说明

图1是本发明的半圆拱跨采巷道易发生破坏的肩角支护弱结构支护示意图。

图2是本发明的锚注断面加固结构示意图。

图3是本发明的控制跨采巷道围岩变形支护整体结构示意图。

图中：1-预应力锚杆，2-预应力锚索，3-注浆锚杆，4-常规锚杆，L1-底角锚杆距底板距离，L2-注浆锚杆间距。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施实例作进一步的描述：

本发明的控制跨采巷道围岩变形方法，图1所示，在半圆拱跨采巷道易发生破坏的肩角支护弱结构处，采用高性能预应力锚杆1进行支护，锚杆为20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高性能预应力锚杆1，预应力为20kN，规格为Φ22×2400mm，在巷道每个肩角处布置两根预应力锚杆1；肩角处采用的预应力锚索2加密支护，预应力锚索2的预应力为100kN，其排距为2.8m～3.2m，规格为Φ15.24×6300mm。预应力锚索2的安装采用由300mm长18号槽钢、100×100×10mm的平钢板构成的锚索托板，通过锁具、Z2380树脂药卷进行锚固，预应力锚杆1与预应力锚索2的间距不超过0.65m。每个底角布置水平夹角α为30°的20MnSi左旋无纵筋螺纹钢高性能预应力锚杆1，预应力为20kN，规格为Φ22×2400mm，底角预应力锚杆1与巷道底板的间距为L1，用Z2380树脂药卷对预应力锚杆1进行锚固，预应力锚杆1附件为强度与杆体匹配的带销钉螺母、托盘以及增压垫圈；巷道其他部位按常规锚杆4进行支护，锚杆规格为Φ20×2000mm，间排距为0.7m～0.8m，用Z2340树脂药卷对常规锚杆4进行锚固，通过加密支护和常规支护使跨采巷道围岩形成一个非均匀性支护，图3所示。

上述锚杆支护完成后，滞后掘进头50m进行围岩的注浆加固，图2所示，在预应力锚杆1、预应力锚索2支护间隔3～5排距处加设间距L2为1.5m注浆锚杆3进行锚注支护，除下底角注浆锚杆3水平夹角α为30°外，其余注浆锚杆3均垂直巷道断面布置，注浆孔深度2.0m。注浆锚杆3采用Φ20mm、壁厚4mm的无缝钢管，一端带螺纹，另一端上均匀钻Φ8mm的小孔。除封孔段外，孔排距200mm，每排布置一对孔。注浆材料为水泥水玻璃浆液，水泥浆液与水玻璃的体积比C/S＝1∶0.4～0.6，其中水玻璃模数为3，波美度为40Be′，水泥用刚出厂的425#新鲜水泥。