[发明专利]一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大变形巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下采矿工程巷道锚杆（索）支护与型钢棚承载的巷道围岩控制技术。

背景技术

随着我国煤矿开采技术水平的进步与优越煤层开采的枯竭，我国大多数矿井已进入千米水平，巷道围岩压力显现剧烈，围岩岩性开始由脆性向塑性转化，并表现出强流变特性，巷道支护难度加大，对其进行稳定性控制尤为重要。

对于巷道围岩控制，目前采用较多的方法是主动支护、被动支护及主被动联合支护等，锚杆与锚索支护是在巷道开挖后及时锚固，以围岩自承力的主动发挥为主；工字钢与U型钢支护是在围岩自承力丧失后破碎围岩塌落到型钢上承载，以型钢的被动承载为主；主被动联合支护是在锚杆-锚索支护一段时间后，当围岩有一定变形进行工字钢或U型钢二次支护；对于大变形巷道围岩控制还有以主动支护或被动支护配以钻孔卸压、喷浆与注浆等方式的联合应用。而这些方法主要是基于主动支护、被动支护、主被动联合支护及配合其它方式来实现，单纯的锚杆-锚索主动支护或工字钢、U型钢被动支护一定条件下难以满足深部大变形巷道围岩控制的需要，而主被动联合及配合卸压、喷浆与注浆等方法虽然成为深部巷道围岩控制的常规，但造成了主动与被动的不协调与支护成本的提高。因此，寻求新的合理的深部大变形巷道围岩控制方法迫在眉睫。

本发明摈弃锚杆-锚索一次主动支护与工字钢、U型钢二次被动支护成本较高及难以协同承载的不足，提出一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术，采用U型钢棚上打锚索穿越孔，辅以锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进行锚索与U型钢棚紧固，以达到主被动协同承载与共同变形，促进巷道围岩稳定。该技术将U型钢棚上打锚索穿越孔，采用锚索过U型钢棚上锚索穿越孔紧固锚索与U型钢棚，不仅省掉了U型钢棚间的紧固构件，减小了支护成本，而且实现了主被动支护的协同承载与共同变形，利于巷道围岩稳定。

发明内容

本发明针对现有深部大变形巷道主被动联合支护成本高及难以实现协同承载与共同变形的不足，提出一种锚索穿棚协同承载的巷道围岩控制技术，旨在解决大变形巷道锚索与U型钢棚协同承载与共同变形问题，以减少施工步骤，降低支护成本，实现大变形巷道围岩稳定。

为实现上述目的，本发明基于锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进行锚索与U型钢棚的紧固，以省掉紧固U型钢棚构件、减少施工步骤、降低支护成本与实现主被动支护协同承载、共同变形的思想，采取的技术方案是：在深部岩层中掘进巷道，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；采用U36型钢制作环形U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工；设计U型钢棚架设参数，采用U36型钢制作锚索托板；在锚杆与金属网支护巷道进行锚索钻孔施工，按设计U型钢棚排距及位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱充填严实；在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内进行锚索里端部化学锚固；在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，对锚索施加预紧力，完成锚索穿棚协同承载。

该技术主要包括以下步骤：

步骤一，在深部岩层中掘进巷道，根据巷道的围岩岩性及功能要求，设计锚杆与金属网基本支护参数，对巷道进行主动支护，实现浅部围岩强化承载；

步骤二，采用U36型钢制作U型钢棚，在U型钢棚两侧及顶部进行锚索穿越孔加工，要求U型钢棚上锚索穿越孔间距是锚杆支护间距的二倍，且相邻U型钢棚上锚索穿越孔交错布置；

步骤三，设计U型钢棚架设参数，要求U型钢棚排距与巷道锚杆支护排距相等，且每两排锚杆支护巷道中间均架设U型钢棚，采用U36型钢制作锚索托板；

步骤四，在锚杆与金属网支护巷道进行锚索钻孔施工，要求锚索钻孔位置和设计架设U型钢棚上锚索穿越孔位置相对应，锚索钻孔孔底进入稳定岩层不小于2m；

步骤五，按设计U型钢棚排距及位置架设U型钢棚，要求U型钢棚上锚索穿越孔与相应的锚索钻孔对应，U型钢棚后背板区采用木柱进行充填严实；

步骤六，通过U型钢棚上锚索穿越孔在锚索钻孔内依次安放快慢相间四支树脂锚固剂，锚索过U型钢棚上锚索穿越孔进入锚索钻孔内，采用锚索搅拌器转动锚索对锚索里端部进行化学锚固；

步骤七，在过U型钢棚上锚索穿越孔的锚索外端部安放锚索托板及锚索锁具，采用锚索张拉机具对锚索施加预紧力，完成锚索穿棚协同承载。