专利名称：煤巷纵向梁复合式支护方法
技术领域：
本发明涉及采用纵向梁的煤巷支护方法，尤其适用于高矿压、煤岩体破碎的煤巷支护。
背景技术：
煤层面积占巷道断面4/5或4/5以上的巷道，称为煤巷。煤巷是回采工作面的主要通道，维护其在服务期内的整体稳定性及安全性具有重要意义。我国煤巷现场条件复杂多变，围岩物理力学参数普遍较低；同时，由于煤层开采深度不断增加，使巷道围岩应力日益增大且分布复杂，导致煤巷支护难度越来越大。如图1所示，常规煤巷支护方法主要在巷道顶板与帮部，一排一排地打设多根锚杆、锚索进行支护，使得巷道锚杆、锚索支护力只能一排一排单独发挥作用，未能发挥整体支护效果。此外，煤巷围岩一般松散破碎，强度和弹性模量低，在较大矿压作用下，巷道冒顶、片帮等事故时有发生。
发明内容
本发明的目的是提出一种煤巷纵向梁复合式支护方法，该方法能提供一种整体复合式支护方式，提高煤巷支护强度，从而达到改善煤巷围岩受力状态，增加煤巷整体稳定性的效果。本发明通过以下技术方案实现:煤巷纵向梁复合式支护方法利用纵向梁(工字钢纵向梁或W型钢带纵向梁)将锚杆、锚索、横向钢带和钢筋网连接成整体，使得锚杆、锚索的支护力被合理地分配到纵向梁和横向钢带，进一步通过钢筋网均匀地分配到煤巷围岩的表面，提高煤巷的整体稳定性。首先，铺设Φ 6.5mm钢筋网；然后，用Φ 18 22臟，长度2.0 2.4m的左旋螺纹钢锚杆与横向钢带(W型钢带或钢筋钢带等)进行横向支护；最后，用纵向梁(工字钢纵向梁或W型钢带纵向梁)和Φ 21.6mm，长度6 IOm的锚索进行纵向支护，形成整体支护结构，提高巷道稳定性。利用工字钢纵向梁实现时，将两根工字钢通过数根厚度为10mm、宽度为20mm的钢条焊接在一起，两端焊接带4个螺栓孔的优质钢板。钢板厚度为16mm，高度为工字钢高度与两个钢条厚度之和。前后相邻的两个工字钢纵向梁通过端部的钢板用4个高强度螺栓进行连接。利用W型钢带纵向梁实现时，采用厚度为3 5臟，宽度为280mm的W型钢带纵向梁。将前后相邻的两个W型钢带纵向梁端部的孔重合，用一根锚索连接，并锚固在煤巷围岩上。由本发明的技术方案可见，纵向梁煤巷支护方法能形成一种整体复合式支护方式，将锚杆、锚索的支护力较均匀的施加到煤巷围岩表面，提供很强的整体支护力，从而提高煤巷整体稳定性，保证煤巷的安全性。
图1为煤巷常规顶板支护示意图；图2为煤巷单根纵向梁复合式支护示意图；图3为煤巷两根纵向梁复合式支护示意图；图4为单根工字钢纵向梁结构示意图；图5为工字钢纵向梁连接处斜俯视图；图6为工字钢纵向梁连接处斜仰视图；图7为W型钢带纵向梁连接处斜俯视图；图8为W型钢带纵向梁连接处斜仰视图。图中:1-锚杆，2-横向钢带(W型钢带或钢筋钢带等)，3_锚索，4-铁丝网，5-纵向梁(工字钢纵向梁或W型钢带纵向梁)，6-钢筋网，7-钢条，8-工字钢，9-钢板，10-螺栓 L 11-螺栓，12-锚索托盘，13-W型钢带，14-W型钢带孔。
具体实施例方式本发明提出的煤巷纵向梁复合式支护方法较佳的具体实施方式
如下:煤巷开掘后，第一步进行横向支护，第二步进行纵向支护。(I)进行横向支护 。(参照图2、3)钻锚杆孔后，在煤巷围岩铺设钢筋网6，用14#铁丝将钢筋网6与先前铺设的钢筋网相连接。安装横向钢带2，横向钢带2采用W型钢带或钢筋钢带等。然后安装锚杆1，对锚杆I施加预紧力，通过锚杆托盘将横向钢带2与钢筋网6贴紧煤巷围岩，从而提供横向支护力。锚杆I为Φ 18 22mm,长度2.0 2.4m的左旋螺纹钢锚杆。每根锚杆用两卷锚固剂(一卷MSK2355树脂锚固剂与一卷MSCK2355树脂锚固剂，MSCK2355树脂锚固剂在孔底)。横向钢带2可选用厚度为3 5mm，宽度为280mm的W型钢带或Φ 14mm钢筋制作的钢筋钢带。钢筋网6选用Φ6.5_钢筋加工制作。(2)进行纵向支护。利用纵向梁将锚杆、锚索、横向钢带和钢筋网连接成整体。一条煤巷设一道或多道纵向梁，纵向梁有工字钢纵向梁和W型钢带纵向梁两种形式。①工字钢纵向梁。(参照图2 6)钻锚索孔后，安装工字钢纵向梁5，通过高强度螺栓11连接纵向梁端部的钢板9，从而将这根工字钢纵向梁5与相邻的工字钢纵向梁连接在一起。安设一根或数根锚索3，然后对锚索3施加预应力，使工字钢纵向梁5和横向钢带2紧密结合，从而提供纵向支护力，同时把锚杆1、横向钢带2、钢筋网6等连接成一个支护整体。锚索3为Φ 21.6mm,长度6 10m。每根锚索用三卷锚固剂(两卷MSK2355树脂锚固剂与一卷MSCK2355树脂锚固剂，MSCK2355树脂锚固剂在孔底)。工字钢纵向梁由两根工字钢8通过数根厚度为10mm、宽度为20mm钢条7焊接在一起，两端焊接带四个螺栓孔10的优质钢板9。钢板9厚度为16mm，高度为工字钢高度与两个钢条厚度之和。②W型钢带纵向梁。(参照图2、3、7、8)
钻锚索孔后，安装W型钢带纵向梁13，使W型钢带纵向梁13的端部孔14与前后相邻W型钢带纵向梁端部孔重合，用一根锚索3穿入此孔14，并锚固在煤巷围岩上。对锚索3施加预应力，使W型钢带纵向梁13和横向钢带2紧密结合，从而提供纵向支护力，同时把锚杆1、横向钢带2、钢筋网6等连接成一个支护整体。锚索3为Φ21.6mm，长度6 10m。每根锚索用三卷锚固剂(两卷MSK2355树脂锚固剂与一卷MSCK2355树脂锚固剂，MSCK2355树脂锚固剂在孔底)。W型钢带13的厚度为3 5mm,宽度为280mm。本发明在煤巷项板支护与帮部支护中均具有适用性。煤巷纵向梁复合式支护方法通过与FLAC3d软件相结合，针对具体的工程概况优化煤巷支护参数，如锚杆具体长度和间排距、锚索具体长度和间排距、横向钢带和纵向梁具体长度等，从而得出科学的煤巷支护方案，提高煤巷稳定性。煤巷纵向梁复合式支护方法，能改善围岩应力状态，减小巷道变形量与极限平衡区，提高巷道整体稳定性，从而使煤巷支护效果得到大幅提高与改善，保证巷道在服务期内的安全性。以上所述，仅为较佳的具体实施方式
。本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:利用纵向梁将锚杆、锚索、横向钢带和钢筋网连接成整体，将锚杆、锚索的支护力合理地分配到纵向梁和横向钢带，再通过钢筋网均匀地分配到煤巷围岩的表面，提高煤巷的整体稳定性；包括以下步骤:首先，铺设钢筋网，然后，用锚杆与横向钢带进行横向支护，最后，用纵向梁和锚索进行纵向支护，形成整体支护结构。
2.根据权利要求1所述的煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:钻锚杆孔后，在煤巷围岩铺设钢筋网，用铁丝将钢筋网与先前铺设的钢筋网相连接，安装横向钢带，横向钢带采用W型钢带或钢筋钢带等，然后安装锚杆，对锚杆施加预紧力，通过锚杆托盘将横向钢带与钢筋网贴紧煤巷围岩，从而提供横向支护力。
3.根据权利要求1所述的煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:一条煤巷设一道或多道纵向梁，纵向梁有工字钢纵向梁和W型钢带纵向梁两种形式。
4.根据权利要求1、3所述的煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:钻锚索孔后，安装工字钢纵向梁，通过高强度螺栓连接纵向梁端部的钢板，从而将这根工字钢纵向梁与相邻的工字钢纵向梁连接在一起，安设一根或数根锚索，然后对锚索施加预应力，使工字钢纵向梁和横向钢带紧密结合，从而提供纵向支护力，同时把锚杆、横向钢带、钢筋网等连接成一个支护整体；其中工字钢纵向梁由两根工字钢通过数根钢条焊接在一起，两端焊接带四个螺栓孔的优质钢板。
5.根据权利要求1、3所述的煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:钻锚索孔后，安装W型钢带纵向梁，使W型钢带纵向梁的端部孔与前后相邻W型钢带纵向梁端部孔重合，用一根锚索穿入此孔，并锚固在煤巷围岩上，对锚索施加预应力，使W型钢带纵向梁和横向钢带紧密结合，从而提供纵向支护力，同时把锚杆、横向钢带、钢筋网等连接成一个支护整体。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的煤巷纵向梁复合式支护方法，其特征在于:支护材料必须选用以下参数: 锚杆:选用Φ 18 22mm，长度2.0 2.4m的左旋螺纹钢锚杆； 锚索:选用Φ 21.6mm,长度6 IOm的锚索； 钢条:选用厚度为10mm、宽度为20mm的钢条； 钢板:选用厚度为16mm，高度为工字钢高度与两个钢条厚度之和的优质钢板； W型钢带:选用厚度为3 5mm，宽度为280mm的W型钢带； 钢筋网:选用Φ 6.5mm钢筋加工制作的钢筋网； 钢筋钢带:选用Φ 14mm钢筋加工制作的钢筋钢带。
全文摘要
本发明公开了一种煤巷纵向梁复合式支护方法。利用纵向梁(工字钢纵向梁或W型钢带纵向梁)将锚杆、锚索、横向钢带和钢筋网连接成整体，将锚杆、锚索的支护力合理地分配到纵向梁和横向钢带，再通过钢筋网均匀地分配到煤巷围岩的表面，提高煤巷整体稳定性。用工字钢纵向梁时，将两根工字钢通过数根钢条焊接在一起，两端焊接带4个螺栓孔的优质钢板；前后相邻的工字钢纵向梁通过端部钢板用高强度螺栓连接。用W型钢带纵向梁时，将前后相邻的两个W型钢带纵向梁端部的孔重合，用一根锚索连接，并锚固在煤巷围岩上。本发明通过改善围岩应力状态，减小煤巷变形量与极限平衡区，提高整体稳定性与支护效果，保证煤巷在服务期内的安全性。
文档编号E21D20/00GK103075165SQ20131000842
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月10日 优先权日2013年1月10日
发明者单仁亮, 孔祥松, 陶宇 申请人:中国矿业大学(北京)