专利名称：防冲复合抗压支护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿安全防护设备系统，具体为一种防冲复合抗压支护系统。
背景技术：
国内煤矿回采工作面支护方式采用单一支护模式，缺乏冲击地压预测方面较为准确的方法，通过分析煤岩体应力状态与冲击危险性的相关性可知，采动应力对冲击地压的影响是显著的，采动应力场及其特征在煤岩层冲击危险性评价中具有重要的作用，只能采取被动联合支护系统，保证冲击地压的危害程度降至最低。国外对冲击危险性煤层的技术特点亦为重点加强支护与冲击能量的监测。传统巷道施工中的单一工字钢棚支护和锚杆、锚网、锚索、钢筋梯以及混凝土砌碹被动支护模式。因此，提供一种工作面采出率、回采率以及加大安全系数的多级保护系统，已经是一个亟需解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种能够提高工作面采出率、回采率以及加大安全系数，增加了矿井综合效益的防冲复合抗压支护系统。本发明的目的是这样实现的防冲复合抗压支护系统，其特征在于包括三级支护系统.，所述的三级防护系统包括直接靠近煤岩层的第一支护系统，与第一支护系统紧密连接的第二支护系统，以及与第二支护系统连接的位于最内部的第三支护系统。所述的第一级支护系统为开采煤层的巷道断面为梯形状，在上帮3和巷道顶部设置有锚索2和锚杆1，在巷道的下帮4上设置有锚杆1。所述的第二级支护系统为在第一支护系统内设置有36U型钢5，36U型钢5通过卡兰6连接成了一个在第一支护系统内的36U椭圆型支护棚；在36U椭圆型支护棚与煤岩层未接触的空闲间填充有纵横排列的长圆木7。所述的第三级支护系统为包括门式立柱液压支架，其包括呈弧度的顶梁8、与顶梁连接的纵向液压支柱9，和位于顶梁内部的顶梁液压支柱10，以及与纵向液压支柱连接的底座11。所述的弧度的顶梁与36U椭圆型支护棚中间设置有连接托梁工字钢12。积极有益效果①通过优化三级支护方式，并且在矿井深部具有冲击煤层中的应用与实践，表明该支护方式可大大减少工程巷道的维护量，提高工作面采出率、回采率以及加大安全系数， 增加了矿井综合效益。②应用复合支护系统技术，在工作面受到地压影响时，有效控制了巷道变形；在生产过程中发生冲击地压时，该系统发挥抗冲击作用，起到了收缩缓冲变化，保护了设备及人员的安全，生产中得到很好的验证。③支护系统在回采过程中，实现动态交替循环运用，既达到了防冲卸压解危的目的，又简化了施工工艺，节约多种费用，并且质量易于控制，经济效益显著，同时也赢得了社会效益，提高了企业竞争力。
图1为本发明的第一支护系统结构示意图；图2为本发明的第一、二支护系统结构示意图；图3为本发明的三级支护系统结构示意图；图中为锚杆1、锚索2、上帮3、下帮4、36U型钢5、卡兰6、长圆木7、顶梁8、纵向液压支柱9、顶梁液压支柱10、底座11、工字钢12。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明防冲复合抗压支护系统，其特征在于包括三级支护系统.，所述的三级防护系统包括直接靠近煤岩层的第一支护系统，与第一支护系统紧密连接的第二支护系统，以及与第二支护系统连接的位于最内部的第三支护系统。如图1所示所述的第一级支护系统为开采煤的巷道开采为梯形状，在上帮3和巷道顶部设置有锚索2和锚杆1，在巷道的下帮4上设置有锚杆1，锚杆1、锚索2支护采用挤压组合拱、挤压组合曲梁原理，用药卷配以锚杆1、锚索2将巷道周围松散、破碎的围岩凝结成一个整体，提高了岩体的强度，利用围岩本身作为支护结构的一部分，充分发挥了围岩的自承能力。锚注后使巷道围岩拱顶上荷载能有效地传递到巷帮。支护有效地控制了围岩的变形及两帮的移近量，从而抑制了顶板的沉降。如图2所示所述的第二级支护系统为在第一支护系统内设置有36U型钢5，36U 型钢5通过卡兰6连接成了一个在第一支护系统内的36U椭圆型支护棚；在36U椭圆型支护棚与煤岩层未接触的空闲间填充有纵横排列的长圆木7，在有冲击危险的区域巷道内推行锚网索+椭圆型棚二级支护，其支护特点是全封闭，避免巷道支护弱面形成，有较强的初撑力、良好的可缩性并有较高的支护强度，抗冲击效果更为明显。如图3所示所述的第三级支护系统为包括门式立柱液压支架，其包括呈弧度的顶梁8、与顶梁连接的纵向液压支柱9，和位于顶梁内部的顶梁液压支柱10，以及与纵向液压支柱连接的底座11。所述的弧度的顶梁与36U椭圆型支护棚中间设置有工字钢12。复合支架每架支撑压力达2200KN，实现三级支撑、三级让压，通过高强度、强让压、整体性的支护，让冲击地压产生的剩余能量被锚杆、锚索、钢带、金属网、椭圆型棚、防冲支架等吸收， 全面降低冲击地压对人员和设备造成的伤害，实现了防冲支护体系的重大突破。在25110 下巷安装200架ZF7000/18/^8门式液压支架进行超前支护。在矿井建设中，锚杆(索)支护被广泛应用，其优越性有目共睹，但在煤层埋深较大的矿井建设过程中对于具有冲击倾向的岩层，使用多级复合围岩支护系统，一直是施工的难题。跃进矿根据巷道围岩岩性、分层等参数曾多次变换顶板锚杆支护设计方案，每种设计方案又经多次优化、改进，逐渐摸索出了树脂锚杆、锚索、“十”字钢带及金属网构件组成的锚网索一级支护+高强度36U型钢椭圆棚全封闭二级支护+门式立柱液压支架三级支护——抗冲击复合支护系统，适应于具有煤层冲击倾向性的综合支护方案。跃进矿从2002年开始在25040工作面下巷推行锚杆支护，当时由于经验不足，支护采用纯锚杆支护设计，锚杆使用Φ22、2200πιπι的热轧螺纹钢等强树脂锚杆，端头锚固，锚杆间排距750mm。巷道破坏后，扩修时仍以矿用工字纲支架进行加强支护，但一些巷道经过多次扩修后，顶板岩层也出现开裂、破碎等现象，较严重的已出现冒顶等问题。巷道从开掘到回采，原设计支护需要经过套棚和打中间抬棚配合加固支护，在多次重复修护后，才能基本满足综采工作面的正常生产。在煤巷锚杆支护巷道中，综采工作面回采往往通过落底基本能满足正常生产，但局部会出现冒顶事故，特别下巷，压力频现，需要打中间抬棚进行加固，先期进行防冲措施。在深井高应力作用下的巷道中推行锚杆支护已有很长的时间，也曾多次修改支护参数，如果只是从锚杆(索)作用的角度来不断提高支护强度，这是无法阻止巷道顶板的破坏的。那么锚杆(索支护)的设计不应该单纯从提高支护强度的角度来考虑，而应从对破坏岩石的加固、阻止围岩继续松动和提高松动体自稳定性的角度来考虑，既要突出锚杆 (索)支护的优越性，又能使复合顶板的支护效果得以保证，从而形成三级防冲复合支护系统的优越性。25110综放工作面下巷，安装了自移式防冲掩护支架(迈步支架)14架，门式立柱液压支架100架，间距2. 6m,形成了综合采用锚网索、36U型椭圆棚及门式立柱液压支架即三级超强防冲复合支护系统，支护长度达250m。该支护经历了相当于2. 7级地震的“8. 11” 冲击地压事件后，在安全生产方面最大限度的经受住了考验，恢复生产时间最短1天，巷道断面虽有所减小，但实现了 “零”修护。验证了 “防冲复合支护系统”的支护效果。跃进矿进入深部开采以来，高应力带来不断地煤炮即冲击地压的发生，尤其在掘进巷道及回采巷道不断发生煤炮，严重影响矿井的安全生产。为此，跃进矿结合实践积极探索出一条适合本矿地质、高地应力场条件下的减缓冲击地压发生及减轻煤炮对巷道支护的破坏，即摸索出并采用锚网索+36U钢+跃进门式支架“防冲复合支护系统”的新途径、新方法。在25110下巷回采巷道采用后，大断面抗击变形效果良好，经受住了相当于2. 7级地震的冲击地压检验。本发明的特点在于①通过优化三级支护方式，并且在矿井深部具有冲击煤层中的应用与实践，表明该支护方式可大大减少工程巷道的维护量，提高工作面采出率、回采率以及加大安全系数，增加了矿井综合效益。②应用复合支护系统技术，在工作面受到地压影响时，有效控制了巷道变形；在生产过程中发生冲击地压时，该系统发挥抗冲击作用，起到了收缩缓冲变化，保护了设备及人员的安全，生产中得到很好的验证。③支护系统在回采过程中，实现动态交替循环运用，既达到了防冲卸压解危的目的，又简化了施工工艺，节约多种费用，并且质量易于控制，经济效益显著，同时也赢得了社会效益，提高了企业竞争力。以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
权利要求
1.防冲复合抗压支护系统，其特征在于包括三级支护系统.，所述的三级防护系统包括直接靠近煤岩层的第一支护系统，与第一支护系统紧密连接的第二支护系统，以及与第二支护系统连接的位于最内部的第三支护系统。
2.根据权利要求(1)所述的防冲复合抗压支护系统，其特征在于所述的第一级支护系统为开采煤的巷道开采为梯形状，在上帮( 和巷道顶部设置有锚索( 和锚杆(1)， 在巷道的下帮(4)上设置有锚杆(1)。
3.根据权利要求1所述的防冲复合抗压支护系统，其特征在于所述的第二级支护系统为在第一支护系统内设置有36U型钢(5)，36U型钢(5)通过卡兰(6)连接成了一个在第一支护系统内的36U椭圆型支护棚；在36U椭圆型支护棚与煤岩层未接触的空闲间填充有纵横排列的长圆木(7)。
4.根据权利要求1所述的防冲复合抗压支护系统，其特征在于所述的第三级支护系统为包括门式立柱液压支架，其包括呈弧度的顶梁(8)、与顶梁连接的纵向液压支柱(9)， 和位于顶梁内部的顶梁液压支柱(10)，以及与纵向液压支柱连接的底座(11)。
5.根据权利要求4所述的防冲复合抗压支护系统，其特征在于所述的弧度的顶梁与 36U椭圆型支护棚中间设置有工字钢(12)。
全文摘要
本发明公开了一种防冲复合抗压支护系统，其特征在于包括三级支护系统；①通过优化三级支护方式减少了工程巷道维护量，提高了工作面采出率、回采率以及加大安全系数，增加了矿井综合效益。②应用复合支护系统技术，在工作面受到地压影响时，有效控制了巷道变形；在生产过程中发生冲击地压时，该系统发挥抗冲击作用，起到了收缩缓冲变化，保护了设备及人员的安全。③支护系统在回采过程中，实现动态交替循环运用，既达到了防冲卸压解危的目的，又简化了施工工艺，节约多种费用，并且质量易于控制，经济效益显著，同时也赢得了社会效益，提高了企业竞争力。
文档编号E21D19/00GK102182482SQ20111010359
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者何玉龙, 刘军, 宋录生, 张银亮, 李丰, 王传生, 茹化民, 赵矿伟, 陈广强, 韩玉鉴, 韩雅芳 申请人:义马煤业集团股份有限公司跃进煤矿