一种厚煤层沿空掘进支护系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种厚煤层沿空掘进支护系统，顶板支护机构包括顶板钢筋网、交替设置在顶板上的多排顶板锚杆件和多排顶板锚索件，顶板钢筋网设置在多排顶板锚杆件与顶板之间；多个下帮锚索梁沿同一直线设置，每个下帮锚索梁垂直设置在至少两排下帮锚杆件上，下帮钢筋网设置在多排下帮锚杆件与下帮之间；每道上帮锚索梁包括多个上帮锚索梁，多道上帮锚索梁与顶板的间距不同，每道上帮锚索梁分别垂直夹持在至少两排上帮锚杆件上。可以确保巷道安全施工，且巷道变形量控制在允许范围内，满足安全高效回采。
【专利说明】
一种厚煤层沿空掘进支护系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种巷道支护技术，尤其涉及的是一种厚煤层沿空掘进支护系统。
【背景技术】
[0002]对于地层走向北西，倾向北东的单斜构造的煤矿，地层倾角呈浅陡深缓，断裂构造较为发育，局部有小型褶曲。矿井采用立井和斜井相结合、集中大巷、分区石门的开拓方式。厚煤层工作面风巷掘进一般采用留窄小煤柱掘巷支护技术，但存在如下缺点:沿空巷道煤柱支撑能力低，维护十分困难，经常存在前掘后修现象;煤柱变形严重，存在漏风现象，对采空区防火不力。
[0003]结构简单的厚煤层，暗淡型煤，其直接顶为厚度4.5?12.5米的深灰色砂质泥岩。煤层倾角为22?30°，平均倾角26°，不利于巷道成型和顶板稳定。两帮不等高，锚杆支护施工困难。此外，上帮高度大，稳定性差，容易发生片帮事故。煤层硬度中等，高帮有变形现象。因此，需要设计支护系统，确保采煤安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种厚煤层沿空掘进支护系统，增强帮部支护实现安全可靠的支护。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括横截面为直角梯形的巷道，所述巷道的顶板、上帮、下帮分别设有顶板支护机构、上帮支护机构和下帮支护机构;所述顶板支护机构包括顶板钢筋网、交替设置在顶板上的多排顶板锚杆件和多排顶板锚索件，所述顶板钢筋网设置在多排顶板锚杆件与顶板之间；所述下帮支护机构包括下帮钢筋网、设置在下帮的多排下帮锚杆件和多个下帮锚索梁，所述多个下帮锚索梁沿同一直线设置，每个下帮锚索梁垂直夹持在至少两排下帮锚杆件上，所述下帮钢筋网设置在多排下帮锚杆件与下帮之间；所述上帮支护机构包括上帮钢筋网、设置在上帮的多排上帮锚杆件和多道上帮锚索梁，每道上帮锚索梁包括多个上帮锚索梁，多道上帮锚索梁与顶板的间距不同，每个上帮锚索梁分别垂直夹持在至少两排上帮锚杆件上，所述上帮钢筋网设置在多排上帮锚杆件与上帮之间。
[0006]所述每排顶板锚杆件包括顶板钢带和多根顶板锚杆，所述多根顶板锚杆依次穿过顶板钢带锚固在顶板内。
[0007]所述每排顶板锚杆件上靠近上帮的一根顶板锚杆和靠近下帮的一根顶板锚杆分别向对应的帮部倾斜1?20°设置。
[0008]所述每根顶板锚杆的锚固力为90?120KN，扭矩为150?200N.m。
[0009]所述每排顶板锚索件包括多个顶板托盘和多根顶板锚索，每根顶板锚索通过对应的顶板拖盘锚固在顶板上，所述顶板锚索长于顶部锚杆。
[0010]所述每根顶板锚索的锚索预紧力为100?150KN，锚固力180?220KN，锚索滞后迎头小于或等于5m。
[0011]所述每排下帮锚杆件包括下帮钢带和多根下帮锚杆，所述多根下帮锚杆依次穿过下帮钢带锚固在下帮内。
[0012]所述每个下帮锚索梁包括下帮支梁和多根下帮锚索，所述多根下帮锚索分别穿过下帮支梁锚固在下帮内，所述下帮锚索为实心锚索，所述下帮支梁与顶板设有间距，所述下帮锚索长于下帮锚杆。
[0013]所述每排上帮锚杆包括上帮钢带和多根下帮锚杆，所述多根上帮锚杆依次穿过上帮钢带锚固在下帮内。
[0014]所述每道上帮锚索梁包括多个上帮锚索梁，每个上帮锚索梁包括上帮支梁和多根上帮锚索，所述多根上帮锚索分别穿过上帮支梁锚固在上帮内，所述上帮锚索长于上帮锚杆。
[0015]本发明相比现有技术具有以下优点:本发明不仅重视顶板支护，同样重视帮部支护，可以确保巷道安全施工，且巷道变形量控制在允许范围内，符合“大断面，强支护，支得住，支得省”的要求，为深部采区厚煤层沿空掘进提供经验。掘进速度快，保证生产接替。巷道变形量小维护量小，两巷维护方便，满足安全高效回采。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的综合柱状图；
[0017]图2是本发明的剖视图；
[0018]图3是顶板支护机构的结构示意图；
[0019]图4是上帮支护机构的结构示意图；
[0020]图5是下帮支护机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0022]如图1所示，本实施例的巷道特点为巷道直接顶板I为深灰色粉砂岩，对锚杆锚固效果和支护可靠性有一定影响。特别是遇水后软化膨胀变形、松动，巷道围岩稳定性控制将带来一定困难。采用锚索网联合加固支护后，可以强化围岩稳固效果。因此巷道开挖后，为了能及时提高被加固煤岩层的强度，必须有针对性地先提高对顶板I的锚固强度(因锚固强度越大，围岩形成的承载结构厚度及承载能力越大)。另外，为了有效控制锚固体不发生失稳现象，在巷道开挖后，应及时安设锚杆并滞后适当距离施工锚索，以确保锚杆、锚索在支护时间及荷载匹配上达到耦合状态。
[0023]为了防止顶板I出现早期离层现象，安设锚杆的时间、锚索滞后掘进工作面的距离不得超过规定，必须坚持及时、主动并按设计要求拧紧锚杆的扭矩螺母，使锚杆产生较大的预紧力，坚决做到帮顶同治(共同加固围岩)，充分调动围岩自身力学性能，确保巷道安全使用。
[0024]本实施例的巷道断面:设计断面为直墙倒梯形，净宽X(下帮)净高=4.6X1.Sm。
[0025]如图2和图3所示，巷道顶板支护机构10包括多排顶板锚杆件顶板锚杆件和多排顶板锚索件，每排顶板锚杆件顶板锚杆件采用7根IV级左旋螺纹钢预拉力高强顶板锚杆11、M4型顶板钢带12(规格:长度4600mm、7眼孔、眼距700mm)、顶板钢筋网压接联合支护。顶板锚杆11的间排距700 X 900mm ；顶板锚杆11规格为M24 — 2500mm。每根顶板锚杆11采用两节Z2355型中速树脂药卷加长锚固，顶板锚杆11设计扭矩180N.m，锚固力100KN。靠近上、下帮的一根顶板锚杆11可分别向帮部外斜15°与顶板I成伪垂直安设。
[0026]每排顶板锚索件，采用顶板锚索13规格为0 22-6300臟，顶板托盘14采用300乂300X 15mm平托盘，按排距6_6_6方式布置，即一排顶板销杆11布置6根顶板销索13，顶板销索13的间排距800 X900mm。每根顶板锚索13采用3根Z2355型中速树脂药卷锚固，顶板锚索13预紧力为120KN，锚固力200KN，顶板锚索13滞后迎头不大于5m。
[0027]如图5所示，图中顶部为顶板I，底部为底板，下帮支护机构20包括多排下帮锚杆件和多个下帮锚索梁，每排下帮锚杆件采用3根IV级左旋螺纹钢预拉力高强下帮锚杆21、M4型下帮钢带22(规格:长度1800mm、3眼孔、眼距800mm)、下帮钢筋网(内衬塑网)联合支护，下帮锚杆21的间排距800 X 900mm。下帮锚杆21规格为M24-2500mm。每根下帮锚杆21采用两节Z2355型中速树脂药卷加长锚固。下帮锚杆21设计扭矩180N.m，锚固力80KN。上下两肩的下帮锚杆21可向巷壁外斜15°。下帮2煤岩体稳定时，下帮锚杆21可滞后迎头5m;下帮2煤岩体松软破碎时，下帮锚杆21不得滞后。
[0028]下帮2帮部沿一条直线设置多个下帮锚索梁，每个下帮锚索梁包括下帮支梁23和三根下帮锚索24，下帮支梁23采用M4型钢带(长度:2400mm、3眼孔、眼距900mm)，下帮支梁23距顶板1500?800mm。下帮锚索24规格:?22-3300mm实心锚索，每根下帮锚索24使用两节Z2355型中速树脂药卷加长锚固；下帮锚索24预紧力80kN，锚固力100kN。下帮支梁23滞后迎头不得超过10m。
[0029]如图4所示，图中顶部为顶板1，底部为底板，上帮支护机构30包括多排上帮锚杆件和多道上帮锚索梁，每排上帮锚杆件采用5根IV级左旋螺纹钢预拉力高强上帮锚杆31、2根M4型上帮钢带32(规格:长度1800mm、3眼、眼距800mm)、上帮钢筋网(内衬塑网)联合支护，上帮锚杆31的间排距800 X 900mm。上帮锚杆31规格为M24-2500mm。每根上帮锚杆31采用两节Z2355型中速树脂药卷加长锚固，上下两肩的上帮锚杆31可向巷壁外斜15°。上帮锚杆31设计扭矩180N.m，锚固力80KN。上帮3煤岩体稳定时，放炮掘进时上帮3高部支护应紧跟迎头施工;上帮3下部的上帮锚杆31可滞后迎头不大于5m;上帮3煤岩体岩性松软时，上帮锚杆31不得滞后。
[0030]上帮3帮部包括三道上帮锚索梁，每道上有多个上帮锚索梁，每个上帮锚索梁包括上帮支梁33和三根上帮锚索34，上帮支梁33采用M4型钢带(长度:2400mm、3眼孔、眼距900mm)，第一道上帮锚索梁与顶板I距离为800?1000mm，第二道上帮锚索梁与顶板I距离为1800?2200mm，第三道上帮锚索梁与顶板I距离为3000?3200mm。上帮锚索34的规格:Φ 22-3300mm实心锚索。每根上帮锚索34使用两节Ζ2355型中速树脂药卷加长锚固；上帮锚索34预紧力80kN，锚固力100kN。第一道上帮锚索梁滞后迎头不得超过5m，第二、三道上帮锚索梁滞后迎头不得超过10m。
[0031]机具扭矩不足时，及时采用人工加扭，将所有锚杆加扭到设计所要求的扭矩。在巷中每10米补打一根Φ200mm木点柱(减跨及控制底鼓)。放炮掘进时，木点柱可滞后迎头15米进行增设;综掘机施工时，木点柱可滞后综掘机转载皮带后15米进行增设。
[0032]特殊地段特殊处理:
[0033]顶板I破碎带、断层带、淋水带、直接顶厚度变化异常带等特殊地段，首先加密顶部锚杆、同时补打锚索，然后及时套棚，并及时上报并采取其它支护方式，确保安全施工。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种厚煤层沿空掘进支护系统，包括横截面为直角梯形的巷道，其特征在于，所述巷道的顶板、上帮、下帮分别设有顶板支护机构、上帮支护机构和下帮支护机构;所述顶板支护机构包括顶板钢筋网、交替设置在顶板上的多排顶板锚杆件和多排顶板锚索件，所述顶板钢筋网设置在多排顶板锚杆件与顶板之间；所述下帮支护机构包括下帮钢筋网、设置在下帮的多排下帮锚杆件和多个下帮锚索梁，所述多个下帮锚索梁沿同一直线设置，每个下帮锚索梁垂直夹持在至少两排下帮锚杆件上，所述下帮钢筋网设置在多排下帮锚杆件与下帮之间；所述上帮支护机构包括上帮钢筋网、设置在上帮的多排上帮锚杆件和多道上帮锚索梁，每道上帮锚索梁包括多个上帮锚索梁，多道上帮锚索梁与顶板的间距不同，每个上帮锚索梁分别垂直夹持在至少两排上帮锚杆件上，所述上帮钢筋网设置在多排上帮锚杆件与上帮之间。2.根据权利要求1所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每排顶板锚杆件包括顶板钢带和多根顶板锚杆，所述多根顶板锚杆依次穿过顶板钢带锚固在顶板内。3.根据权利要求2所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每排顶板锚杆件上靠近上帮的一根顶板锚杆和靠近下帮的一根顶板锚杆分别向对应的帮部倾斜10?20°设置。4.根据权利要求2所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每根顶板锚杆的锚固力为90?120KN，扭矩为150?200N.m。5.根据权利要求2所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每排顶板锚索件包括多个顶板托盘和多根顶板锚索，每根顶板锚索通过对应的顶板拖盘锚固在顶板上，所述顶板锚索长于顶部锚杆。6.根据权利要求5所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每根顶板锚索的锚索预紧力为100?150KN，锚固力180?220KN，锚索滞后迎头小于或等于5m。7.根据权利要求1所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每排下帮锚杆件包括下帮钢带和多根下帮锚杆，所述多根下帮锚杆依次穿过下帮钢带锚固在下帮内。8.根据权利要求7所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每个下帮锚索梁包括下帮支梁和多根下帮锚索，所述多根下帮锚索分别穿过下帮支梁锚固在下帮内，所述下帮锚索为实心锚索，所述下帮支梁与顶板设有间距，所述下帮锚索长于下帮锚杆。9.根据权利要求1所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每排上帮锚杆包括上帮钢带和多根下帮锚杆，所述多根上帮锚杆依次穿过上帮钢带锚固在下帮内。10.根据权利要求9所述的一种厚煤层沿空掘进支护系统，其特征在于，所述每道上帮锚索梁包括多个上帮锚索梁，每个上帮锚索梁包括上帮支梁和多根上帮锚索，所述多根上帮锚索分别穿过上帮支梁锚固在上帮内，所述上帮锚索长于上帮锚杆。
【文档编号】E21D11/00GK106089238SQ201610696653
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月19日 公开号201610696653.7, CN 106089238 A, CN 106089238A, CN 201610696653, CN-A-106089238, CN106089238 A, CN106089238A, CN201610696653, CN201610696653.7
【发明人】蔡芝会, 苏正海, 黄军
【申请人】淮南矿业(集团)有限责任公司