[发明专利]深部巷道顶板支护形式和支护深度的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及深部煤矿巷道支护技术领域。

背景技术

煤矿巷道掘进后，会打破原来的岩石应力平衡状态，从而导致围岩发生变形 和破坏，需要一定的支护手段来防止围岩变形防止破坏，目前，巷道支护有多种 方法，如砌碹支护、锚杆支护、锚喷支护、锚网喷支护、锚索支护、金属拱形支 架支护、料石支护、钢筋混凝土支护以及各类支护之间的联合支护等，在深部开 采中，巷道支护除了采用上述方式之外，还采用锚注支护，在上述锚杆、锚索支 护中，都根据经验选取锚杆、锚索的长度，科学依据不充分，如选取太长造成很 费，如选取太短，又达不到支护效果。与本发明有关的支护方法是锚杆支护方法、 锚喷支护方法、锚网喷支护方法、锚索支护方法和锚注支护方法。在这些支护方 法中，都是以锚杆支护为基础，支护时首先在巷道围岩上布置钻孔，再在钻孔中 固定上锚杆。目前在布置锚杆时，锚杆的长度(即支护深度)都是按标准设计选 取的，标准设计来自于普通的经验，科学依据不充分，由于每个矿的每个地段的 地质条件岩石赋存情况都有所区别，所以围岩变形破坏的深度各不一样。若按目 前标准设计选取锚杆，带来以下不足，如果选取太长，造成施工量大，浪费锚杆 材料；如选取太短，又不达到支护效果，仍会发生围岩变形破坏。到目前为止， 还没有形成一种公认的科学方法来定量确定不同围岩情况下的锚杆或锚索长度。

随着科技的发展，钻孔电视技术已很成熟，所谓钻孔电视技术是就是利用智 能钻孔成像仪观测到钻孔内岩层裂隙分布、离层等图像，其内置控制模块对图像 进行采集、处理、编辑、显示、存贮及传输，从而得到测量钻孔孔壁的周边岩性 和原生裂隙分布情况。具体工作方法是：利用导杆沿钻孔轴心推进智能钻孔成像 仪的彩色摄像头，并由深度计数器同时记录推进深度，直到钻孔底部，在推进过 程中，彩色摄像探头观测钻孔内岩层图像，内置模块对图像进行处理、编辑，并 由视频传输线将视频信号传输到主机液晶显示屏上，在显示屏幕上可显示钻孔内 壁离层、破裂、错位、岩性变化等情况。这种技术观测精度高，定位准确，现场 操作简单，已广泛应用于工程地质、地质找矿、岩土工程、矿山等部门， 但还没有应用到锚杆支护中。采用这些新技术可为锚杆支护提供可靠的技术设计 依据。

发明内容

为推进煤矿巷道锚杆支护技术进步，申请人承担了国家973项目“煤炭深部 开采中的动力灾害机理与防治基础研究”，在进行该项目的研究试验中，发明了 一种“确定深部巷道顶板支护形式和支护深度的方法”。上述方法中，包括确定 是锚杆支护、锚索支护或者锚杆锚索联合支护，以及支护深度。根据本发明确定 的支护深度可以进一步确定锚杆的长度和锚索的长度。

本发明技术方案采取以下步骤：

第一步：测量孔的确定

在已掘进的深部巷道顶板上垂直岩面向围岩深部打钻孔，钻孔布置在巷道断 面的靠近中轴线上。由于煤矿巷道一般宽度不超过5米、高度不超过3米。在这 种巷道断面尺寸下，对巷道支护有明显影响的顶板厚度范围不超过巷道高度的3 倍。同时，对于同一条沿煤层走向布置的巷道，一般在80-100米巷道长度范围 内的地质情况可代表整个巷道的地质情况。因此，沿巷道走向每间隔15-20米布 置一个孔，钻孔深度10米，连续布置六个孔，将100米巷道长度作为测量区。

第二步：测量孔的探测

在巷道内布置智能钻孔成像仪，采用钻孔电视技术对钻孔孔壁岩性、原生裂 隙的方向、缝隙间隔距离进行探测，其探测过程为：

(1)打开智能钻孔成像仪，使其处于录制状态，并清零；

(2)利用导杆沿钻孔轴心推进摄像头，直到钻孔底部，若钻孔深，可以外 接导杆加长；

(3)在推进过程中彩色摄像探头实测钻孔内岩层图像，由视频传输线将视 频信号传输到主机液晶显示屏上，由深度计数器记录彩色摄像头推进到钻孔的深 度，在显示屏幕上显示出不同深度钻孔内壁岩性、裂隙分布和离层情况的图像和 数据。

第三步：破裂带的确定