[发明专利]一种煤矿巷道支护固结构及其施工工艺

说明书

技术领域

本发明属于地矿技术领域，具体涉及一种煤矿巷道加固技术，特别涉及一种以主动支护理念为指导将巷道围岩胶结成整体，在岩体内留置预应力、缓释迭加应力，进而不断提高软弱岩、煤体自身整体强度和稳定性，从而实现在较长时间内增强和保护软弱岩巷道的煤矿巷道支护固结构及其施工工艺。 

背景技术

随着社会的不断发展，社会能源需求的不断提高，煤炭作为主要的能源来源，其需求量越来越大。因此随着煤炭开采量和开采范围的不断增加，煤炭的开采条件也越来越困难。这造成矿井的深度不断增加，这样大埋深、构造应力、采动不均匀的叠加应力作用影响下的巷道十分显现，形成了“小区域内高应力富含带”，且范围越来越多，在“小区域内高应力富含带”内的巷道支护，因受到其复杂地应力影响，目前的巷道支护方式很难保证巷道支护的稳定。有关统计数字表明，我国煤矿每年因向深层、复杂区域开采新增受复杂应力影响的软岩巷道达800km，而且有大量已有的软岩巷道支护因破坏严重需要修复。过去普遍采用砌碹和金属支架以及锚杆、锚索来解决巷道的支护问题，但对因复杂矿压影响大的巷道收效并不理想。而且有的巷道受上述影响，修复起来变得更加困难。严重影响着矿井的安全生产。 

目前针对巷道的支护主要采取两种方式：锚喷支护和金属支架支护。我国自50年代开始尝试使用锚杆技术，70年代煤炭工业部将锚喷技术定为井巷支护的发展方向，对锚喷支护技术进行系统研究总结和锚索实践，促进了锚喷技术的应用研究。80年代出现了一些锚喷支护技术用于隧道软岩支护的成功范例，使锚喷技术得以巩固和发展。这些年来，锚喷技术有了长足进步，从早期的胀壳锚杆、倒楔锚杆、楔缝锚杆等机械锚杆过渡到锚固性能良好、适应性更为广泛的树脂锚杆、水泥药卷锚杆以及自进式锚杆等。喷层材料从原来的素砂浆水泥、素混凝土到研制出掺加各种纤维的具有一定柔度的纤维混凝土。通过掺加聚乙烯、丙烯、尼龙等结晶聚合物制成的复合纤维材料大大增加了喷层适应隧道软岩大变形的能力，通过掺加微硅等微细填充材料，增加了喷层与岩面的密贴性能与强度等。但是实践证明，锚杆支护难以满足软岩巷道大变形、高低应力的支护要求。对于软岩巷道松动范围大、岩体强度低的巷道，单纯使用锚杆支护难以使破碎岩块完全处于受压状态形成组合拱。要真正发挥锚杆的支护优势，必须从提高围岩的强度和变形模量入手，改变围岩的变形规律。在此基础上，使用了锚注式锚杆，也就是将锚杆杆体兼作注浆管，外锚内注，使锚杆和注浆各自适用范围得到扩展，提高了支护效果，但是现有的锚注方法均在巷道围岩的周身注浆，注浆的针对性很差，不能根据巷道围岩的受应力情况选择性的注浆，进而不能使围岩的受力趋于稳定，造成支护的效果很差，使用寿命短，维修周期短，耗资多。 

金属支架支护开始于80年代末期，随着矿井采深日益加大，软岩问题的日渐突出，锚喷支护技术的成效开始降低，矿井发生底鼓、片帮等大变形现象，U型钢可缩支架和高强混凝土弧板受到重视，并受到了良好的效果。U型钢可缩支架具有良好的断面和几何参数，搭接后可以缩让，不足的地方是支护强度仅为0.05～0.1MPa，不能有效控制围岩变形，自身可缩量有限，在很小的压缩量下就会发生破坏。而高强混凝土弧板支架的承载力是U型钢支架的2倍，成本却不到U型钢支架的一半，但是其不足之处是壁后充填的缓冲层和预留变形层施工不配套，有时不能适应围岩的变形规律。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足而提供一种以主动支护理念为指导将巷道围岩胶结成整体，在岩体内留置预应力、缓释迭加应力，进而不断提高软弱岩、煤体自身整体强度和稳定性，从而实现在较长时间内增强和保护软弱岩巷道的煤矿巷道支护固结构及其施工工艺。 

本发明的技术方案是：一种煤矿巷道支护固结构，包括巷道，所述的巷道的内壁上设置有网格状的加筋层，加筋层的网格节点处设置有锚杆，锚杆的内端锚固在巷道围岩内，锚杆的外端设置有用于将加筋层锚固在巷道内壁上的锚盘和螺母，巷道的内壁上还设置有覆盖加筋层和锚杆外端的砼喷浆层，巷道的围岩内设置有用于向巷道围岩裂隙内注入加固浆料以在巷道外侧形成加固组合拱的注浆锚杆，巷道的围岩内还设置有锚索，锚索的内端锚固在巷道的围岩内，锚索的外端通过托盘和张紧锁具锚固在砼喷浆层外侧。 

所述的加筋层为钢笆网，其通过锚杆固定在巷道的内壁。 

所述的加筋层为挂设在锚杆上的呈网状分布的钢丝绳。 

所述的加筋层包括钢笆网以及设置在钢笆网外侧且挂设在锚杆上的呈网状分布的钢丝绳。 

所述的注浆锚杆为中空结构，且其外壁设置有注浆孔。 

所述的煤矿巷道支护固结构的施工工艺包括以下步骤：