一种特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的制作方法

本发明涉及煤矿巷道支护结构，尤其涉及一种煤层厚度在12m以上、巷道跨度在5.5-6m的综放工作面大跨度回采巷道防冒顶的支护方法。

背景技术：

我国厚煤层储量十分丰富，其中8m以上的特厚煤层占有相当比重，厚煤层的合理开发对我国煤炭行业的发展有着重要的影响。综采放顶煤开采技术以其低成本、低投入、高产出、高效率、高效益、安全可靠和系统简单等优势逐渐取代分层开采技术，成为我国厚煤层、特别是特厚煤层实现高产高效的主要技术途径。特厚煤层综放工作面回采巷道不仅断面大，而且巷道一般沿煤层底板开掘,巷道的顶板和两帮均为煤体，因煤体强度低，导致托顶煤施工巷道支护困难，特别在煤层厚度超过12m，顶煤厚度超过8m的情况下，巷道支护难度更大，容易产生顶煤下沉、离层及冒顶等安全隐患。

目前，放顶煤工作面回采巷道顶板支护普遍采用锚杆锚索的支护方式，但由于特厚煤层综放工作面回采巷道顶板为煤体，锚杆和锚索均生根于煤体中，缺乏稳定的着力点，在地质构造和工作面采动超前支承压力的作用下，巷道顶煤有下沉、离层、冒顶甚至切顶，即顶煤沿煤帮整体跨落的危险。

技术实现要素：

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构，以避免顶煤沿煤帮整体跨落，提高顶煤的承载能力。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的特点是：在巷道中设置顶板支护，是在顶板上铺设顶板金属网并设置顶板钢带，利用顶板钢带在顶板上分别设置减跨锚索、斜拉锚索和肩窝锚杆，使斜拉锚索在顶板煤体中的生根点距所在一侧的侧帮表面的垂直距离不小于1500mm；在侧帮中设置侧帮支护,是在侧帮金属网上沿纵向间隔设置各道梯子梁，利用所述梯子梁分别设置上仰锚杆、下俯锚杆和水平锚杆。

本发明特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的特点也在于：

所述顶板支护：是在顶板上铺设顶板金属网；在顶板金属网上，沿横向设置顶板钢带，各道顶板钢带在沿纵向间隔设置，所述横向是指沿巷道宽度方向，所述纵向是指沿巷道掘进方向；在各道顶板钢带上均匀分布有各顶板锚入孔；所有顶板钢带上的顶板锚入孔在顶板上呈行列分布；令：位于顶板钢带中部位置上的左右相邻的两列顶板锚入孔分别为左中孔和右中孔；分处在顶板钢带左右两端的左右两列顶板锚入孔为肩孔，顶板钢带上其它位置上的顶板锚入孔均为顶板孔；

在第i道顶板钢带上，利用左中孔设置左侧减跨锚索，利用肩孔设置肩窝锚杆，利用顶板孔设置顶板锚杆；在第i+1道顶板钢带上，利用右中孔设置右侧减跨锚索，利用肩孔设置斜拉锚索，利用顶板孔设置顶板锚杆；所述第i道顶板钢带和第i+1道顶板钢带为相邻的两道顶板钢带；

所述侧帮支护是在侧帮的表面铺设侧帮金属网；在侧帮金属网上，且沿纵向间隔设置各道梯子梁，在所述梯子梁上均匀分布侧帮锚入孔，侧帮锚杆在各侧帮锚入孔上进行锚固，所述侧帮锚杆包括利用梯子梁中顶端侧帮锚入孔进行锚固的上仰锚杆、利用梯子梁中底端侧帮锚入孔进行锚固的下俯锚杆，以及利用其它各侧帮锚入孔进行锚固的水平锚杆。

本发明特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的特点也在于：

所述斜拉锚索和肩窝锚杆是按75°的仰角斜向所在一侧的侧帮方向锚入顶板煤体中；使所述斜拉锚索在顶板煤体中的生根点距所在一侧的侧帮表面的垂直距离不小于1500mm；

所述左侧减跨锚索、右侧减跨锚索以及顶板锚杆均垂直于顶板，所述左侧减跨锚索和右侧减跨锚索的长度不小于巷道的宽度的1.5倍；

所述侧帮锚杆中的上仰锚杆的仰角，以及下俯锚杆的俯角均为20°。

本发明特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的特点也在于：

所述顶板钢带上顶板锚入孔的间距为950mm，相邻顶板钢带间的排距为1000mm；

所述梯子梁上侧帮锚入孔的间距为1000mm，相邻梯子梁间的排距为1000mm。

本发明特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构的特点也在于：

所述斜拉锚索的规格为Φ21.8×7300mm；

所述左侧减跨锚索和右侧减跨锚索的规格为Φ21.8×8300mm；

所述顶板锚杆、肩窝锚杆和侧帮锚杆均为左旋螺纹钢等强锚杆，顶板锚杆和肩窝锚杆的规格为Φ20×2500mm，侧帮锚杆的规格为Φ20×2200mm。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在巷道顶板两侧肩窝处隔排设置斜拉锚索，使顶板支护结构体形成类似于桁架的斜拉结构，从而可避免顶煤沿煤帮整体跨落。

2、本发明在巷道顶板的中部设置减跨锚索，不仅能加固顶板，而且还能起到减跨作用，有效提高了顶煤的承载能力。

3、本发明将锚索布置在顶板钢带上，不仅取消了槽钢梁，而且还可以减少锚杆数量，降低巷道支护成本。

附图说明

图1为应用在本发明方法中的支护结构断面示意图；

图2为应用在本发明方法中的支护结构俯视示意图；

图中标号：1 巷道，2 顶板，3 顶板锚杆，4 肩窝锚杆，5 上仰锚杆，6 下俯锚杆，7 侧帮，8 水平锚杆，9 斜拉锚索，10a 左侧减跨锚索，10b 右侧减跨锚索，11a 第i道顶板钢带，11b 第i+1道顶板钢带，12 顶板金属网，13 梯子梁，14 侧帮松动区。

具体实施方式

本发明中特厚煤层是指煤层厚度可达12m，大跨度回采巷道是指跨度为5.5m-5.8m的回采巷道。本实施例中特厚煤层综放大跨度回采巷道防冒顶支护结构是：

如图1和图2所示，在巷道1中按如下结构形式设置顶板支护：在顶板2上铺设顶板金属网12；在顶板金属网12上，沿横向设置顶板钢带，各道顶板钢带在沿纵向间隔设置，横向是指沿巷道宽度方向，纵向是指沿巷道掘进方向；在各道顶板钢带上均匀分布有各顶板锚入孔；所有顶板钢带上的顶板锚入孔在顶板2上呈行列分布；令：位于顶板钢带中部位置上的左右相邻的两列顶板锚入孔分别为左中孔和右中孔；分处在顶板钢带左右两端的左右两列顶板锚入孔为肩孔，顶板钢带上其它位置上的顶板锚入孔均为顶板孔。

图2所示，在第i道顶板钢带11a上，利用左中孔设置左侧减跨锚索10a，利用肩孔设置肩窝锚杆4，利用顶板孔设置顶板锚杆3；在第i+1道顶板钢带11b上，利用右中孔设置右侧减跨锚索10b，利用肩孔设置斜拉锚索9，利用顶板孔设置顶板锚杆3；第i道顶板钢带11a和第i+1道顶板钢带11b为相邻的两道顶板钢带,i为正整数。本实施例中的左侧减跨锚索10a和右侧减跨锚索10b在相邻的两道顶板钢带中左右交错布置，这种形式能有效均衡顶板支护体受力，减小锚索支护密度。

如图1和图2所示，在侧帮7中按如下结构形式设置侧帮支护：在侧帮7的表面铺设侧帮金属网；在侧帮金属网上，且沿纵向间隔设置各道梯子梁13，在梯子梁13上均匀分布侧帮锚入孔，侧帮锚杆在各侧帮锚入孔上进行锚固，侧帮锚杆包括利用梯子梁中顶端侧帮锚入孔进行锚固的上仰锚杆5、利用梯子梁中底端侧帮锚入孔进行锚固的下俯锚杆6，以及利用其它各侧帮锚入孔进行锚固的水平锚杆8。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

斜拉锚索9和肩窝锚杆4是按75°的仰角斜向所在一侧的侧帮方向锚入顶板煤体中，斜拉锚索的长度不小于7300mm，使斜拉锚索9在顶板煤体中的生根点距所在一侧的侧帮表面的垂直距离不小于1500mm，以保证斜拉锚索9有可靠的着力基础；左侧减跨锚索10a、右侧减跨锚索10b以及顶板锚杆3均垂直于顶板2，左侧减跨锚索10a和右侧减跨锚索10b的长度不小于巷道1的宽度的1.5倍；侧帮锚杆中的上仰锚杆5的仰角，以及下俯锚杆6的俯角均为20°，水平锚杆8呈水平锚入侧帮，对侧帮松动区14形成锚固。

顶板钢带上顶板锚入孔的间距为950mm，相邻顶板钢带间的排距为1000mm；梯子梁上侧帮锚入孔的间距为1000mm，相邻梯子梁间的排距为1000mm。

本实施例中斜拉锚索9的规格为Φ21.8×7300mm；左侧减跨锚索10a和右侧减跨锚索10b的规格为Φ21.8×8300mm；顶板锚杆3、肩窝锚杆4和侧帮锚杆均为左旋螺纹钢等强锚杆，顶板锚杆3和肩窝锚杆4的规格为Φ20×2500mm，侧帮锚杆的规格为Φ20×2200mm；巷道1的断面为5500mm×3800mm，顶板金属网12和侧帮金属网均采用10#金属网，顶板钢带为六眼孔M5钢带；梯子梁13为四眼孔梯子梁。

本发明方法在淮矿西部投资管理有限公司唐家会煤矿61103放顶煤工作面回采巷道和61201放顶煤工作面回采巷道中进行应用，唐家会煤层厚为15～20m，平均煤层厚为17m，为典型特厚煤层，实践证明采用本发明支护结构不仅提高了顶煤的稳定性，而且巷道的支护效果也得到明显改善，与未使用本发明支护结构的其它同类地质条件的放顶煤工作面回采巷道相比，巷道顶板下沉量平均要降低50％左右，每米巷道支护材料费用平均降低280元。