[发明专利]一种高应力软岩巷道的支护方法

说明书

本发明公开了一种高应力软岩巷道的支护方法，该方法为：巷道开挖形成后，在其表面喷射混凝土，喷射的混凝土使巷道表面平整无坑洼；力‑电转化装置通过钢支撑与巷道壁紧密连接；沿巷道掘进方向每间隔1~2米架设安装一组力‑电转化装置。整个力‑电转化装置形成压力转化层，通过装置实现巷道表面无应力状态，杜绝高应力大变形带来的各种灾害，彻底改善了高应力大变形软岩体的稳定性，完全实现巷道一次支护；且能将应力转化并充分利用，极大节约建巷成本。

技术领域

本发明涉及一种高应力软岩巷道的支护方法，具体是一种力-电转化装置用于高应力大变形软岩巷道的支护方法。

背景技术

随着矿井开采范围的扩展，开采深度的不断增加，开采条件越来越困难，尤其是煤矿井下高应力软岩巷道具有大变形、易破坏的特点。在巷道支护过程中，经常出现巷道围岩变形过大超过支护材料的允许变形量，导致巷道支护失败。巷道出现变形破坏现象。

现有对于高应力大变形软岩巷道支护主要采用三种支护方式：一是被动刚性支护，如采用砌碹、U型钢全封闭支架和架棚后再喷浆的复合支护技术，在高应力条件下支护体会被压垮、压裂和压折；二是采用高强锚杆加锚索加网加喷混凝土和浅表部围岩注浆等复合支护技术，高应力条件下，这类锚固体会出现整体大变形，甚至锚杆、锚索断裂导致事故；三是采用先让压变形，释放部分应力，然后进行锚杆加锚索加网加钢带加喷混凝土复合支护，或采用支架、砌碹体预留变形量或垫层，或采用大变形锚索，在高应力条件下，支护体和巷道空间难以满足让压对变形量的要求，围岩的自承载能力增长有限。

近些年发展起来的刚柔耦合支护技术，是利用让压带让压和工字钢圆形全封闭刚性支架联合支护。使得煤岩体自身的应力随着让压的过程向深部转移一部分，剩余应力由金属支架支撑，取得了较好效果。但是，由于在让压带填充材料让压空间有限，要使围岩有足够的释放压力的空间就必须加大让压带，从而增加了巷道实际断面尺寸，增加了成本，带来巨大的经济负担，因此，在实际使用过程中仍存在着使用效果不理想的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种高应力软岩巷道的支护方法，将力-电转化装置用于高应力软岩巷道，用以解决高应力大变形软岩体巷道支护难题，可完全实现巷道一次性支护，彻底改善高应力大变形软岩巷道的稳定性；对软岩巷道的支护具有革命性成果。

本发明提供的高应力软岩巷道的支护方法，包括以下步骤：

步骤一、在巷道开挖后，立即在巷道表面喷射钢纤维混凝土层，使巷道表面平整无坑洼部位；

步骤二、在混凝土层的表面安装力-电转化装置；

步骤三、力-电转化装置通过钢支撑紧紧固定于巷道壁上，使装置与巷道表面完全接触；依据巷道应力大小及力-电转化装置功率决定沿巷道掘进方向架设力-电转化装置的数目。

进一步地，沿巷道掘进方向每间隔1~2米架设安装一组力-电转化装置。

力-电转化装置的具体安装过程为：在混凝土层的表面两帮位置各均匀钻取3个锚杆眼、顶板均匀钻取5个锚杆眼，架设钢支撑（U型钢支架或工字钢支架）并在钢支架上钻取对应位置的11个锚杆眼，将力-电转化装置放置在钢支撑与混凝土层锚杆眼之间位置，安装锚杆并使锚杆依次穿过钢支撑锚杆眼、力-电转化装置预留锚杆眼、混凝土层锚杆眼，力-电转化装置被紧紧固定于巷道壁与钢支撑之间，使装置与巷道表面完全接触。

上述技术方案中，所述力-电转化装置具有压力转化功能和能量利用功能，压力转化功能可以吸收巷道表面应力，使巷道临空面处于一种无应力状态；装置吸收的巷道应力通过能量利用功能将起初巷道围岩应力具有的能量转化成其他形式的能量释放出来实现能量的有效利用。