一種急傾斜煤層巷道的支護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種急傾斜煤層巷道的支護方法，其步驟：A、錨桿支護：巷道開挖后，清除掌子面危巖，垂直煤層傾角方向布設(shè)錨桿安裝位置，用鉆機沿巷道徑向鉆孔，安裝錨桿；B、噴網(wǎng)支護：對巷道洞周掛鋼筋網(wǎng)，并與錨桿、錨索焊牢；C、巷道底拱錨噴網(wǎng)支護：底拱按設(shè)計斷面開挖后，再掛鋼筋網(wǎng)噴漿支護；D、U型鋼封閉成環(huán)支護：采用U型鋼封閉成環(huán)，安裝順序為底-幫-頂，采用四片U型鋼對稱安裝連環(huán)，底部U型鋼與幫部U型鋼片搭接控制在拱腰部位；E、底板回填：回填后，底板平整，前后坡度要一致，軌道墊實，不得懸空。本方法簡便，操作簡單，效果明顯，成本低。支護結(jié)構(gòu)安全可靠，產(chǎn)生的圍巖塑性屈服面積比常規(guī)支護要減小70%以上，確保巷道支護結(jié)構(gòu)的長期安全與穩(wěn)定。
【專利說明】一種急傾斜煤層巷道的支護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦煤層巷道的施工【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種急傾斜煤層巷道的支護方法，它適用于一種急傾斜煤層大變形及地層偏壓的支護。
【背景技術(shù)】
[0002]急傾斜煤層巷道的圍巖介質(zhì)一般都具有高度非均勻性和非連續(xù)性，存在著眾多的節(jié)理裂隙，使得圍巖具有非對稱變形和支護體不均勻受荷的特點，巷道開挖后易出現(xiàn)地層相互錯動、變形高度非對稱性的特征，且冒頂、底臌現(xiàn)象異常突出，特別是巷道頂部為不穩(wěn)定煤層，極大增加了支護工作的復雜性和困難性。急傾斜煤層巷道基本上都是采用傳統(tǒng)的U型鋼可縮性支架或工字鋼支架支護方式，但鋼支架一般不封閉成環(huán)，底拱不進行特別支護，且支護方式的選擇很大程度上依賴于經(jīng)驗，設(shè)計具有很大的盲目性和保守性，并且支護效果不佳，巷道往往變形嚴重，需要不斷的翻修，嚴重影響施工進度，增加施工成本，而且給施工帶來了較多安全隱患。因此急需發(fā)明一種安全、可靠，并適用于急傾斜煤層巷道的支護方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在于提供了一種深部急傾斜巷道的支護方法，該支護方法基于新奧法施工過程力學原理，其突出特點是充分利用“新奧法”原理中的“支護與圍巖共同承載”、“早封閉成環(huán)”的施工理念，采用可縮性U型鋼支護，封閉成環(huán)，根據(jù)煤層傾向非對稱合理布置預應力錨桿(索)，實現(xiàn)聯(lián)合支護的新型支護方法，該方法簡便易行，操作簡單，效果明顯，成本相對較低。支護結(jié)構(gòu)安全可靠，可免除巷道支護后不斷修復和返工，保障巷道支護結(jié)構(gòu)的長期安全與穩(wěn)定。
[0004]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
一種急傾斜煤層巷道的支護方法，其步驟是:
1、錨桿(索)支護:巷道開挖后，清除掌子面危巖，按照設(shè)計要求，沿巷道洞周布設(shè)錨桿(索)安裝位置，用鉆機沿巷道徑向鉆孔(注:盡量保證鉆孔方向與煤層傾角大角度相交)，安裝錨桿(索)。錨桿采用無縱筋螺紋鋼錨桿，當急傾斜巷道出現(xiàn)左偏壓時，左側(cè)錨桿間距宜為普通布置間距的0.5^0.8倍，當巷道出現(xiàn)右偏壓時，右側(cè)錨桿布置間距應為普通布置間距的0.5^0.8倍，鉆孔誤差+100mm。錨索斷面布置原則:兩幫各布置兩根錨索，頂拱布置一根錨索，底拱兩邊分別傾斜各布置一根錨索；當巷道處于傾斜地層，出現(xiàn)左偏壓時，巷道左側(cè)錨索宜采用Φ19.8πιπιΧ9300πιπι長錨索兩根，右側(cè)采用Φ 17.8mmX6300mm錨索兩根，當巷道出現(xiàn)右偏壓時，巷道右側(cè)錨索宜采用Φ 19.8mmX 9300mm長錨索兩根，左側(cè)采用Φ 17.8_X 6300mm錨索兩根。鉆孔誤差+100mm。
[0005]錨固劑:錨固劑采用CK2550和K2570兩種型號，每根錨桿用一塊CK2550和一塊K2570錨固劑，每根錨索用一塊CK2550、兩塊K2570型的錨固劑。
[0006]預緊力施加:有條件時可間隔施加錨固預緊力，錨桿錨固力不小于80kN ;樹脂錨索錨固力不小于IOOkN,外露長度260mm，中空注漿錨索錨固力不小于120kN，錨索采用厚18mm碟型托盤。
[0007]2、噴網(wǎng)支護:錨桿(索)施作完畢后，對巷道洞周掛鋼筋網(wǎng)，并與錨桿、錨索焊牢，采用干(潮)噴法噴射混凝土，混凝土標號C25，噴漿宜采用先墻后拱、先下后上的順序，在初噴混凝土終凝以后進行復噴2?3次，噴層厚度15?20cm。
[0008]為保證施工質(zhì)量，施工前，要測量開挖斷面，對噴射混凝土表面凹凸顯著部位分層噴射找平，將外露的錨桿頭齊根切除，并用水泥砂漿抹平。巷道噴漿后，要確保混凝土均勻，開裂漿皮無裂隙，無裸露的矸石，無露網(wǎng)、露筋現(xiàn)象。
[0009]3、巷道底拱錨噴網(wǎng)支護:底拱按設(shè)計斷面開挖后，根據(jù)設(shè)計要求施作底拱預應力錨桿和錨索，再掛鋼筋網(wǎng)噴漿支護。錨桿(索)及噴網(wǎng)的施工工藝和參數(shù)同步驟1、步驟2。
[0010]4、U型鋼封閉成環(huán)支護:采用U型鋼封閉成環(huán)，施工順序為底-幫-頂?shù)陌惭b支護方式，由于是急傾斜巷道，建議采用四片U型鋼對稱安裝連環(huán)，底部U型鋼與幫部U型鋼片搭接盡量控制在拱腰部位，保證良好的受力協(xié)調(diào)性，底拱兩片U型鋼宜選擇在拱底中心處搭接，可伸縮最大范圍58(T620mm，巷道左右對稱安裝。U型鋼每處搭接采用二副卡纜固定，U型鋼棚節(jié)之間使用限位卡，采用芭片背頂，安裝后卡纜螺栓應能直接插入安裝的兩卡纜板之間，卡纜與U型鋼的強度應匹配。
[0011]5、底板回填:底拱最大深度為78(T820mm，在錨噴網(wǎng)及鋼支架施作后采用砂石回填，回填時應按照巷道標定的腰線進行，回填后，底板要平整，前后坡度要一致，軌道必須墊實，不得懸空。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果:
本發(fā)明的主要特色是采用可縮性U型鋼支護，封閉成環(huán)，并根據(jù)急傾斜巷道煤層特點施作錨噴網(wǎng)，實現(xiàn)聯(lián)合支護，該方法簡便易行，效果明顯，支護后結(jié)構(gòu)安全可靠，產(chǎn)生的圍巖塑性屈服面積比常規(guī)支護要減小70%以上，可免除現(xiàn)有巷道支護后不斷修復和返工，確保巷道支護結(jié)構(gòu)的長期安全與穩(wěn)定。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為一種急傾斜巷道的支護示意圖。
[0015]圖2為一種U型鋼支架支護示意圖。
[0016]圖3為一種拼接處卡纜示意圖。
[0017]其中:1_頂部、幫部樹脂錨桿；2_頂部、幫部預應力錨索；3-混凝土噴網(wǎng)；4-拱底預應力錨桿；5_拱底預應力錨索；6_下臺階噴射混凝土 ；7-U型鋼封閉支架；8_底板充填層；9_幫部(下)U型鋼片；10_幫部(下)U型鋼片；11_幫部(上)U型鋼片；12_幫部(上)U型鋼片;13-U型鋼支架;14-U型螺栓；15_高強螺母。
【具體實施方式】
[0018]實施例1:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述:
急傾斜煤層巷道支護工法原理為:針對急傾斜煤層巷道變形非對稱、底臌嚴重、地層錯動的破壞特點，提出了可縮性U型鋼全斷面封閉支護和非對稱性預應力錨桿(索)聯(lián)合支護的全新支護方案，支護結(jié)構(gòu)與圍巖共同承受壓力，同時采用底拱預應力錨桿和錨索支護控制巷道底臌，保證巷道的安全與穩(wěn)定。
[0019]一種急傾斜煤層巷道的支護方法，其步驟如下:
1、錨桿(索)支護:巷道開挖后，清除掌子面危巖，按照設(shè)計要求，沿巷道洞周布設(shè)錨桿(索)安裝位置，用鉆機沿巷道徑向鉆孔(注:盡量保證鉆孔方向與巖層傾角大角度相交)，安裝錨桿(索)。錨桿I采用無縱筋螺紋鋼錨桿，尺寸為Φ20_Χ2200_，布置間距1.6mX 1.6m,當急傾斜巷道出現(xiàn)左偏壓時，左側(cè)錨桿布置間距宜為0.8^1.2m,當巷道出現(xiàn)右偏壓時，右側(cè)錨桿布置間距宜為0.fl.2m。鉆孔誤差+100mm。錨索2斷面布置原則:兩幫各布置兩根錨索，頂拱布置一根錨索，底拱兩邊分別傾斜各布置一根錨索；當巷道處于傾斜地層，出現(xiàn)左偏壓時，巷道左側(cè)錨索宜采用Φ 19.8mmX9300mm長錨索兩根，右側(cè)采用(M7.8mmX6300mm錨索兩根，當巷道出現(xiàn)右偏壓時，巷道右側(cè)錨索宜采用Φ 19.8mmX 9300mm長錨索兩根，左側(cè)采用Φ 17.8mmX 6300mm錨索兩根。鉆孔誤差+100mm。施工要求:錨固劑采用CK2550和K2570兩種型號，每根錨桿用一塊CK2550和一塊K2570錨固劑，每根錨索用一塊CK2550、兩塊K2570型的錨固劑。
[0020]當鉆孔達到預定深度后，用高壓風將孔內(nèi)水和粉塵吹干凈，將錨固劑用錨桿輕輕裝入鉆孔，隨后將錨桿(索)邊旋轉(zhuǎn)邊攪拌推入孔眼底部，攪拌機具按照錨固劑型號和生產(chǎn)廠商規(guī)定的時間執(zhí)行，攪拌完畢，卸下攪拌機具及連接頭，立即安裝錨桿(索)托板、墊圈，擰緊螺母。使樹脂錨桿具有一定的預緊力。
[0021]預緊力施加:有條件時可間隔施加錨固預緊力，錨桿錨固力不小于80kN，外露螺帽長度30-100mm。錨桿托盤要壓緊壓實，嚴禁托盤懸空。托盤采用厚18mm碟型托盤，規(guī)格為250mmX250mm ;樹脂錨索錨固力不小于IOOkN,外露長度260mm。中空注漿錨索錨固力不小于120kN，錨索托盤不貼巖面時可加木托盤，錨索托盤:厚18mm碟型托盤，規(guī)格為250mmX 250mm。
[0022]2、噴網(wǎng)支護:錨桿(索)施作完畢后，對巷道洞周掛鋼筋網(wǎng)，并與錨桿、錨索焊牢，鋼筋網(wǎng)要貼近壁面，采用干(潮)噴法噴射混凝土，混凝土標號C25?；炷羾娋W(wǎng)3按先墻后拱，先下后上的順序，在初噴混凝土終凝以后進行復噴2~3次，噴層厚度15~20cm。采用單(雙)層網(wǎng)掛設(shè)，鋼筋網(wǎng):Φ6.5的鋼筋編織而成，規(guī)格為1760mmX 1160mm，網(wǎng)格為120mmX 120mm，網(wǎng)與網(wǎng)之間采用搭接，搭接長度為一個網(wǎng)格。連網(wǎng)時，使用12#鐵絲隔扣相連，擰緊圈數(shù)不少于3圈。鐵絲要擰緊擰牢，嚴防松動。頂、幫有凹坑時，需在凹窩處增補錨桿，確保網(wǎng)子壓緊壁面。巷道噴漿后，要確?；炷辆鶆?，開裂漿皮無裂隙，無裸露的矸石，無露網(wǎng)、露筋現(xiàn)象。
[0023]為保證施工質(zhì)量，施工前，要測量開挖斷面，對噴射混凝土表面凹凸顯著部位分層噴射找平，將外露的錨桿頭齊根切除，并用水泥砂漿抹平。
[0024]3、巷道底拱錨噴網(wǎng)支護:底拱按設(shè)計斷面開挖后，根據(jù)設(shè)計要求施作底拱錨桿4和錨索5，再掛鋼筋網(wǎng)噴漿支護6。錨桿(索)及噴網(wǎng)的施工參數(shù)工藝和參數(shù)同步驟1、步驟2。
[0025]4、U型鋼封閉成環(huán)支護:采用U型鋼封閉成環(huán)7，保證鋼支架的良好受力狀態(tài)。施工順序為底-幫-頂?shù)陌惭b支護方式，由于是急傾斜巷道，建議采用四片U型鋼(U型鋼9、U型鋼10、U型鋼11、U型鋼12)對稱安裝連環(huán)，考慮深部巖體主應力水平向占主導因素，幫部可能變形較大，底部U型鋼與幫部U型鋼片搭接盡量控制在拱腰部位，保證良好的受力協(xié)調(diào)性。底拱U型鋼拼接:兩片U型鋼在拱底中心處彳合接，可伸縮最大沮圍600_ ;拱幫拼接:應盡量保證卡纜方便安裝，必要時可適當調(diào)整下方U型鋼尺寸，巷道左右對稱安裝，確保安裝到位。可縮性支架采用U36型鋼13，支架縱向間距50(T800mm，棚節(jié)之間搭接500mm，每處搭接采用二副卡纜固定，U型鋼棚節(jié)之間使用限位卡,棚距500?600mm,采用色片背頂；卡纜型號為KL36U-100/20，各零件必須具有良好的互換性；卡纜螺栓14采用與U型鋼對應的16Mn、20Mn的圓鋼制作，螺栓規(guī)格為M24X2mm，長度為140mm，性能等級為9.9級特殊螺栓，螺栓基本尺寸應符合GB/T196的規(guī)定，公差應符合GB/T197的規(guī)定，精度為6g ;卡纜螺母15為M24X 2mm，性能等級為10級，采用Q235低碳鋼加工，螺紋基本尺寸應符合GB/T196的規(guī)定。
[0026]嚴格加工U型鋼鋼片尺寸，施工時按照底-幫-頂?shù)南群蟀惭b支護方式，對稱安裝，安裝后卡纜螺栓應能直接插入安裝的兩卡纜板之間，卡纜與U型鋼的強度應匹配。
[0027]5、底板回填:底拱最大深度為800mm，在錨噴網(wǎng)及鋼支架施作后采用砂石回填8，回填時應按照巷道標定的腰線進行，回填后，底板要平整，前后坡度要一致，軌道必須墊實，不得懸空。
【權(quán)利要求】
1.一種急傾斜煤層巷道的支護方法，其步驟是: A、錨桿支護:巷道開挖后，清除掌子面危巖，沿巷道洞周布設(shè)錨桿安裝位置，用鉆機沿巷道徑向鉆孔，安裝錨桿，錨桿采用無縱筋螺紋鋼錨桿，急傾斜巷道出現(xiàn)左偏壓時，左側(cè)錨桿間距為普通布置間距的0.5、.8倍，巷道出現(xiàn)右偏壓，右側(cè)錨桿布置間距為布置間距的0.5~0.8倍，錨索斷面布置:兩幫各布置兩根錨索，頂拱布置一根錨索，底拱兩邊分別傾斜各布置一根錨索；巷道處于傾斜地層，出現(xiàn)左偏壓時，巷道左側(cè)錨索采用Φ19.8mmX9300mm長錨索兩根，右側(cè)采用Φ 17.8mmX6300mm錨索兩根，巷道出現(xiàn)右偏壓時，巷道右側(cè)錨索宜采用Φ 19.8mmX9300mm長錨索兩根，左側(cè)采用Φ 17.8mmX6300mm錨索兩根； B、噴網(wǎng)支護:錨桿施作完畢后，對巷道洞周掛鋼筋網(wǎng)，并與錨桿、錨索焊牢，采用干噴法噴射混凝土，混凝土標號C25，噴漿采用先墻后拱、先下后上的順序，在初噴混凝土終凝以后進行復噴2~3次，噴層厚度15~20cm ； C、巷道底拱錨噴網(wǎng)支護:底拱按設(shè)計斷面開挖后，根據(jù)施作底拱預應力錨桿和錨索，再掛鋼筋網(wǎng)噴漿支護； D、U型鋼封閉成環(huán)支護:采用U型鋼封閉成環(huán)，安裝順序為底-幫-頂，急傾斜巷道采用四片U型鋼對稱安裝連環(huán)，底部U型鋼與幫部U型鋼片搭接控制在拱腰部位，底拱兩片U型鋼選擇在拱底中心處搭接，伸縮范圍580~620mm，巷道左右對稱安裝，U型鋼每處搭接采用二副卡纜固定，U型鋼棚節(jié)之間使用限位卡，采用芭片背頂，安裝后卡纜螺栓直接插入安裝的兩卡纜板之間，卡纜與U型鋼匹配； E、底板回填:底拱深度為780~820mm，在錨噴網(wǎng)及鋼支架施作后采用砂石回填，回填時按照巷道標定的腰線進行，回填后，底板平整，前后坡度要一致，軌道墊實，不得懸空。
【文檔編號】E21D11/22GK103899333SQ201410166871
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】伍國軍, 陳衛(wèi)忠, 鄭朋強 申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所