一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构的制作方法

本实用新型涉及一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构，属于煤矿巷道支护领域。

背景技术：

近年来，随着煤炭开采条件的日益复杂，极软煤层(煤样的单轴抗压强度＜5MPa) 开采问题日益增多。由于煤层极为松散破碎，锚杆支护存在锚固力低、锚固质量不可靠的问题，不仅支护效果差，而且顶板存在垮冒风险，给安全生产带来很大隐患，因此，极软煤层巷道中锚杆支护的应用受到很大限制。该类巷道通常采用可缩性U型钢支架支护，不仅在掘进影响期间围岩变形剧烈，而且在应力分布趋向稳定后仍保持快速流变，在服务期间需多次返修，严重制约煤炭资源的安全高效开采。随着开采深度的不断增加，这类巷道的维护问题将更加突出，因此，急需寻找一种控制极软煤层巷道围岩变形的合理有效的支护结构，既能控制采动巷道的剧烈变形，又能保证支护结构在巷道服务期间的持续有效。

技术实现要素：

为了解决目前煤矿巷道支护尤其是深井极软煤层巷道支护存在的问题，本实用新型提供一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构，该支护结构可解决现有支护结构存在的问题，同时能够提高支护结构的承载能力和稳定性。在施工技术上方便简单，具有广泛的实用性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构，在极软煤层巷道采用传统的U型钢支架支护的基础之上施加锁腿锚杆和卸压钻孔，锁腿锚杆和卸压钻孔设置于U型钢支架之间，锁腿锚杆距巷道底板300~500mm，锁腿锚杆排距同U型钢支架排距；卸压钻孔排距同U型钢支架排距。

所述的锁腿锚杆长度2000~3000mm，直径为18~22mm；其中底部一排锁腿锚杆距巷道底板300~500mm，与水平方向的夹角10~25°，其余锁腿锚杆水平方向布置。

所述的卸压钻孔深3000~5000mm，孔径为80~120mm；顶部卸压钻孔与水平方向的夹角10~15°布置，其余卸压钻孔水平方向布置。

两个U型钢支架之间相邻的两根锁腿锚杆共用一根钢梁进行固定。

进一步地，作为一种具体的结构形式，本实用新型所述的U型支架为U29或U36型钢，锁腿锚杆采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆，卸压钻孔可以利用矿用钻机直接施工，简单方便。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：与单一的U型钢支护相比，锁腿锚杆可以对U型钢支架施加一定大小的补偿力，降低支架帮部的弯矩，提高帮部的稳定性；同时针对极软煤层巷道碎胀变形大的特点，施工大直径卸压钻孔，缓解作用在U型钢支架上的压力，两者协同作用，发挥了各自的优点，整体提高了U型支架的工作效果。

附图说明：

图1是本实用一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构；

图2是图1的侧视图；

图中：1－U型钢支架；2－锁腿锚杆；3－卸压钻孔；4－钢梁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实例作进一步的描述：

在U型钢支架1支护的基础之上施加锁腿锚杆2和卸压钻孔3。底部一排锁腿锚杆2距巷道底板300~500mm，与水平方向的夹角10~25°，长度为2000~3000mm；其余锁腿锚杆2水平方向布置，锚杆直径18~22mm，间距500~700mm。顶部卸压钻孔3与水平方向的夹角10~15°布置，长度3000~5000mm，其余卸压钻孔3水平方向布置，孔径为80~120mm，间距600~800mm。

一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构具体实施方法，包括步骤：

1、将巷道开挖至设计断面，架设U型钢支架1，排距500~800mm。

2、施工锁腿锚杆2，最底部的锁腿锚杆与水平方向的夹角为10~25°，其余锁腿锚杆水平布置，间距为500~700mm，排距与U型钢支架排距一致，两个U型钢支架1之间相邻的两根锁腿锚杆2共用一根钢梁4进行固定，钢梁4采用废旧U型钢或槽钢加工而成。

3、施工卸压钻孔3，钻孔直径80~100mm，孔深3000~5000mm，其中顶部一排卸压钻孔与水平方向的夹角为10~15°。其余卸压钻孔为水平布置，排距与U型钢支架排距一致。

本实用新型提供一种控制极松软煤层巷道的U型钢支护结构，极软煤层巷道采用U型钢支护时巷道两帮严重内移、底板强烈鼓起，支架承载能力大大降低。施加锁腿锚杆可以使棚腿处于约束状态，支架的稳定性和承载能力得到明显改善，同时施工卸压钻孔可以降低巷道附近围岩的应力集中水平，同时也可以为围岩的碎胀变形预留一定的释放空间，缓解作用在U型钢支架上的压力，改善支架的维护效果。钻孔卸压与锁腿锚杆协同作用，可以充分发挥各自的优点，有效控制极软煤层巷 道的稳定。在金属支架维护较为困难的高应力巷道、强动压巷道等具有广泛的应用前景。