[发明专利]一种回采巷道围岩分区锚固及强力控顶支护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回采巷道围岩锚固技术，是一种通过锚网初次支护承载、卸压协同配合顶板二次强力控制的巷道围岩控制技术，属于岩土工程锚固支护领域，尤其涉及到地下采矿工程煤层回采巷道围岩锚固技术。

背景技术

矿井巷道是地下通往采场的唯一通道，保持稳定的巷道围岩状况对于井工矿井实现安全、高效回采至关重要，其中回采巷道是形成井下开采作业面的重中之重，作为一个采区工作面服务的巷道，在矿井生产系统中扮演着极为重要的枢纽性角色，是与矿工生命安全息息相关的一类巷道，对其安全性能要求较高。由于回采巷道受工作面采动与掘进影响较大，矿压显现相对较为剧烈，并且其服务年限短、开掘里程长、开掘次数频繁，因此回采巷道的支护一直是嚼而不烂的问题。

矿井开掘的回采巷道并不同于一般的结构工程，巷道围岩能否保持稳定的状态是由围岩自身的强度、围岩内的应力和支护状况这三个因素共同决定的，因此，对巷道围岩的控制也得从这三个方面入手，即选择合适手段降低巷道围岩的应力、适当的支护方式来加强围岩特性。回采巷道从开掘到报废的整个服务期间要经历掘进、回采等一系列复杂的影响过程，巷道围岩要发生“弹塑性-破裂-破碎-松动”的形变过程，甚至巷道表面围岩在掘进的过程中已经处于了破碎的不稳定状态。因此需要正确地认识到巷道围岩顶板、两帮的不同条件，分区进行治理以达到有效控制巷道围岩的变形与破坏且不浪费。

目前，矿山煤层回采巷道围岩锚固支护主要采用巷道围岩锚杆-锚索基本支护、锚网喷联合支护、锚杆-锚索主动支护与型钢被动支护耦合等多种方法。而在深部开采条件下，锚杆-锚索基本支护难以满足巷道围岩的稳定，而锚网喷联合支护、锚杆-锚索主动支护与型钢被动支护耦合等又较少考虑不同区域的弱化与强化协同，造成支护材料的浪费与施工工序复杂化。本发明基于深部回采巷道围岩锚网主动支护承载、应力释放与二次顶板支护强化承载协同的围岩稳定思想，通过对回采巷道进行分区，实现了深部回采巷道不同区域的弱化与强化支护的协同，降低了支护成本，促进了围岩稳定。

发明内容

本发明针对现有深部回采巷道采用锚杆-锚索基本支护难以实现围岩稳定与二次支护成本过高的弊端，提出了一种基于锚网主动支护承载、应力释放与二次顶板支护强化承载协同的回采巷道围岩控制方法，旨在通过锚杆支护的应力释放与二次顶板强化承载的协同，消弱两帮煤体承载，控制顶板下沉，降低支护成本，实现巷道围岩稳定。

为实现上述目的，本发明提供一种回采巷道围岩分区锚固及强力控顶支护方法，其采取的技术方案是：设计预留断面回采巷道断面形状与尺寸，将回采巷道支护划分为两帮支护区和顶板支护区；对两帮支护区进行短锚杆与底角锚杆支护，顶板支护区进行长锚杆支护、中心锚索与斜拉锚索支护，中心锚索与斜拉锚索穿越U型钢梁出露孔形成桁架锚索结构；采用薄皮钢筒灌注混凝土制作包表混凝土立柱，在顶板端部锚索U型钢梁下布置两节垂直连接包表混凝土立柱，包表混凝土立柱与U型钢梁间采用垫块充填；对顶板支护区进行混凝土初喷与复喷，完成回采巷道顶板支护区的强化控制；定期清理两帮凸出煤体与补打锚杆，对顶板下沉量与混凝土立柱受力进行监测，依据监测数据完善支护参数。

该技术主要包括以下步骤：

步骤一，回采巷道设计与围岩分区：设计预留断面回采巷道断面形状与尺寸，沿煤层顶板掘进回采巷道，将回采巷道支护划分为两帮支护区和顶板支护区；

步骤二，锚杆与锚索梁的分区支护：对掘出回采巷道两帮支护区进行普通短锚杆与底角锚杆支护，挂金属网护表，回采巷道顶板支护区进行长锚杆、中心锚索与斜拉锚索支护，壁面挂金属网护表，中心锚索与斜拉锚索分别穿越U型钢梁中心与两端出露孔通过中心卡箍与斜拉卡箍连接形成桁架锚索结构；

步骤三，承载包表混凝土立柱制作：采用薄皮钢筒灌注混凝土制作包表混凝土立柱，用压平机具将灌注混凝土薄皮钢筒的柱面与柱底做平，并洒水养护至强度恢复；

步骤四，立柱与桁架锚索协同承载：监测围岩变形量达到预留设计下沉量时，在顶板支护区端部锚索U型钢梁下布置两节垂直连接的包表混凝土立柱，包表混凝土立柱与U型钢梁间采用垫块充填，实现混凝土立柱与桁架锚索协同承载；

步骤五，顶板初喷与复喷重点强化：对顶板支护区进行混凝土喷射封闭围岩形成初喷层，初次喷射混凝土厚度以封闭金属网为止，间隔一段时间后，二次喷射混凝土封闭U型钢梁形成复喷层，完成回采巷道顶板支护区强化控制；