本发明属于冲击地压煤矿支护技术领域，具体是涉及一种基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系。
背景技术：
目前，冲击地压灾害已成为深埋厚煤层煤巷开采过程中频发且难以解决的主要灾害。现场大量监测数据表明，在强动压影响下，松动圈范围已超过锚杆锚固范围，造成多数锚杆失效，无法提供良好的支护作用。巷道变形剧烈，片帮底臌现象难以解决，传统的支护手段已经无法保证采煤工作面的安全生产。这不仅影响采掘进度，而且常常威胁到采掘人员及机具的安全。因此，设计一种新的支护系统保证安全、高效的生产是很有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系。该复合支护体系以“强卸强支，减震吸能”为原则，能够有效抑制巷道的整体变形，能在冲击地压发生时，减少对人员以及设备的伤害，同时有效抑制了巷道的底臌。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：包括用于支护顺槽巷道顶板的顶板支护体系以及吸能件和用于支护顺槽巷道两帮帮侧的帮侧支护体系以及吸能件，以及开设在顺槽巷道底板上的卸压槽；所述顶板支护体系包括用于伸入顶板的多个顶板短锚索，沿顺槽巷道长度方向延伸的相邻两个顶板短锚索通过顶板凹形槽钢相连接，所述顶板上开设有顶板卸压孔；所述帮侧支护体系包括用于伸入顺槽巷道两帮帮侧的多个帮侧短锚索，沿帮侧高度方向布设的相邻两个帮侧短锚索通过帮侧凹形槽钢相连接，所述顺槽巷道两帮帮侧上均开设有帮侧卸压孔。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：沿顺槽巷道宽度方向延伸的多个顶板短锚索通过加强连接带相连接。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述加强连接带为w型钢带。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述顶板凹形槽钢内设置有顶板吸能件，所述顶板短锚索的一端依次穿过顶板托盘、顶板吸能件、顶板凹形槽钢和加强连接带并伸入顶板，所述顶板托盘远离所述顶板吸能件的一侧设置有用于向所述顶板短锚索施加预紧力的顶板短锚索锚具。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述顶板吸能件为背木。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述帮侧凹形槽钢内设置有帮侧吸能件，所述帮侧短锚索的一端依次穿过帮侧托盘、帮侧吸能件和帮侧凹形槽钢并伸入帮侧，所述帮侧托盘远离所述帮侧吸能件的一侧设置有用于向所述帮侧短锚索施加预紧力的帮侧短锚索锚具。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述帮侧吸能件为背木。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述顺槽巷道的底角设置有向下倾斜布设的管缝锚杆，所述管缝锚杆内注有水泥浆。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述顶板短锚索和所述帮侧短锚索的长度均为3m～5m。
上述的基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，其特征在于：所述卸压槽内铺有用于吸收水分的干石灰粉，所述卸压槽通过盖板封闭；所述盖板上开设有用于使其上的水落入卸压槽内的排水孔。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明该复合支护体系通过全断面锚索支护，以有效抑制巷道的整体变形，并且通过让压卸压的技术手段，能够有效的卸掉压力，避免在顺槽巷道的顶板、帮侧和底板上发生底臌现象。
2、本发明通过开设卸压槽，能够在冲击地压作用下，底板所产生的底臌向卸压槽内移动。
3、本发明通过设置加强连接带，能够有效的将顶板短锚索连接为整体，在冲击低压发生时，能够使得多个顶板短锚索进行有效的协同变形，进而减少巷道的整体变形。
4、本发明通过设置顶板吸能件和帮侧吸能件，不仅能够快速的吸收岩体中的有害能量，做到有效的减震吸能，还能够有效的减少锚索预应力的损失，另外还能够在冲击荷载下避免凹形槽钢对托盘造成损失。
5、本发明通过采用背木作为顶板吸能件，有效利用了背木良好的抗压强度和可压缩变形吸能的特点，因此在冲击地压发生过程中，背木能够及时地让位卸压，快速吸收岩体中的有害能量，以缓解支护体系上的过大压力，保护整个体系不受损伤或破坏。
6、本发明采用这种短锚索，施工起来比较方便，且能达到很好的锚固效果。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明顶板支护体系的平面布设图。
图3为本发明帮侧支护体系的平面布设图。
图4为本发明顶板吸能件、顶板凹形槽钢和顶板托盘的位置关系示意图。
图5为本发明帮侧吸能件、帮侧凹形槽钢和帮侧托盘的位置关系示意图。附图标记说明:
1—顺槽巷道；1-1—顶板；1-2—帮侧；
1-3—底板；2—管缝锚杆；3—帮侧短锚索；
4—帮侧卸压孔；5—帮侧凹形槽钢；6—顶板凹形槽钢；
7—顶板短锚索；8—顶板卸压孔；9—加强连接带；
10—盖板；101—排水孔；11—卸压槽；
12—干石灰粉；13—顶板托盘；14—顶板短锚索锚具；
15—顶板吸能件；16—帮侧吸能件；17—帮侧短锚索锚具；
18—帮侧托盘。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2和图3所示的一种基于强卸强支理论的冲击地压煤矿矩形顺槽复合支护体系，该复合支护体系是基于强卸强支理论，其包括用于支护顺槽巷道1顶板1-1的顶板支护体系和用于支护顺槽巷道1两帮帮侧1-2的帮侧支护体系，以及开设在顺槽巷道1底板1-3上的卸压槽11；所述顶板支护体系包括用于伸入顶板1-1的多个顶板短锚索7，沿顺槽巷道1长度方向延伸的相邻两个顶板短锚索7通过顶板凹形槽钢6相连接，所述顶板1-1上开设有顶板卸压孔8；所述帮侧支护体系包括用于伸入顺槽巷道1两帮帮侧1-2的多个帮侧短锚索3，沿帮侧1-2高度方向布设的相邻两个帮侧短锚索3通过帮侧凹形槽钢5相连接，所述顺槽巷道1两帮帮侧1-2上均开设有帮侧卸压孔4。
本实施例中，该复合支护体系通过用于支护顺槽巷道1顶板1-1的顶板支护体系和用于支护顺槽巷道1两帮帮侧1-2的帮侧支护体系构成全断面锚索支护，这种全断面锚索支护能够有效抑制巷道的整体变形，并且通过设置顶板卸压孔8和帮侧卸压孔4，以及顺槽巷道1的底板1-3上开设有卸压槽11，能够有效的卸掉压力，避免在顺槽巷道1的顶板1-1、帮侧1-2和底板1-3上发生底臌现象，并且通过开设卸压槽11，能够在冲击地压作用下，底板1-3所产生的底臌向卸压槽11内移动。
本实施例中，该复合支护体系以“强卸强支”为原则，能够有效抑制巷道的整体变形，能在冲击地压发生时，减少对人员以及设备的伤害，同时有效抑制了巷道的底臌。
如图1所示，沿顺槽巷道1宽度方向延伸的多个顶板短锚索7通过加强连接带9相连接。
本实施例中，通过设置加强连接带9，能够有效的将顶板短锚索7连接为整体，在冲击低压发生时，能够使得多个顶板短锚索7进行有效的协同变形，进而减少巷道的整体变形。
本实施例中，所述加强连接带9为w型钢带。采用w型钢带做为加强连接带9。
如图4所示，所述顶板凹形槽钢6内设置有顶板吸能件15，所述顶板短锚索7的一端依次穿过顶板托盘13、顶板吸能件15、顶板凹形槽钢6和加强连接带9并伸入顶板1-1，所述顶板托盘13远离所述顶板吸能件15的一侧设置有用于向所述顶板短锚索7施加预紧力的顶板短锚索锚具14。
本实施例中，通过在顶板凹形槽钢6内设置顶板吸能件15，利用顶板吸能件15的吸能特点，因此在冲击地压发生过程中，顶板吸能件15能够及时地让位卸压，快速吸收岩体中的有害能量，以缓解支护体系上的过大压力，保护整个体系不受损伤或破坏。并且由于在传统的锚索梁中，顶板托盘13和顶板凹形槽钢6的实际接触面积很小，这种组合方式造成预紧力的传递效应相对低下，在不规则的冲击荷载作用下，预应力损失明显。另一方面，顶板凹形槽钢6和顶板托盘13中会形成一个大的空隙，顶板1-1来压时顶板凹形槽钢6的两腿很容易对顶板托盘13造成损伤。由此可知，通过设置顶板吸能件15，不仅能够快速的吸收岩体中的有害能量，还能够有效的减少顶板短锚索7预应力的损失，另外还能够在冲击荷载下避免顶板凹形槽钢6对顶板托盘13造成损失。
本实施例中，所述顶板吸能件15为背木。由于背木具有良好的抗压强度和可压缩变形吸能的特点，因此在冲击地压发生过程中，背木能够及时地让位卸压，快速吸收岩体中的有害能量，以缓解支护体系上的过大压力，保护整个体系不受损伤或破坏。
如图5所示，所述帮侧凹形槽钢5内设置有帮侧吸能件16，所述帮侧短锚索3的一端依次穿过帮侧托盘18、帮侧吸能件16和帮侧凹形槽钢5并伸入帮侧1-2，所述帮侧托盘18远离所述帮侧吸能件16的一侧设置有用于向所述帮侧短锚索3施加预紧力的帮侧短锚索锚具17。
与在顶板凹形槽钢6内设置顶板吸能件15同理，本实施例中，通过在帮侧凹形槽钢5内设置有帮侧吸能件16，不仅能够快速的吸收岩体中的有害能量，还能够有效的减少帮侧短锚索3预应力的损失，另外还能够在冲击荷载下避免帮侧凹形槽钢5对帮侧托盘18造成损失。
本实施例中，所述帮侧吸能件16为背木。其也是利用了背木良好的抗压强度和可压缩变形吸能的特点，因此在冲击地压发生过程中，背木能够及时地让位卸压，快速吸收岩体中的有害能量，以缓解支护体系上的过大压力，保护整个体系不受损伤或破坏。
本实施例中，通过该复合支护体系不仅通过顶板支护体系和帮侧支护体系构成全断面锚索支护，以起到强支护的目的，并通过顶板卸压孔8和帮侧卸压孔4以及所设置的由背木制成的顶板吸能件15帮侧吸能件16进行有效的减震吸能，从而达到有效的“强卸强支、减震吸能”的目的，实现强支护与减震吸能的有效结合，进而有效抑制巷道的整体变形，能在冲击地压发生时，减少对人员以及设备的伤害，同时有效抑制了巷道的底臌。
如图1所示，所述顺槽巷道1的底角设置有向下倾斜布设的管缝锚杆2，所述管缝锚杆2内注有水泥浆。通过设置向下倾斜布设的管缝锚杆2，能够有效的减小底板1-3的水平应力，并通过在孔底爆破释放水平应力，增加围岩裂隙，进而加强了水泥浆的注浆效果。
本实施例中，所述顶板短锚索7和所述帮侧短锚索3的长度均为3m～5m。采用这种短锚索，施工起来比较方便，且能达到很好的锚固效果。
如图1所示，所述卸压槽11内铺有用于吸收水分的干石灰粉12，所述卸压槽11通过盖板10封闭，所述盖板10上开设有用于使其上的水落入卸压槽11内的排水孔101。
本实施例中，通过在卸压槽11内均匀铺一层100mm厚的干石灰粉12并压实，这样能使卸压槽11槽底与空气中的水分隔绝，以保持卸压槽11的干燥，并通过盖板10将卸压槽11封闭，从而方便人和设备的同行，另外，通过在盖板10上开设排水孔101，进而能够使盖板10上的水分落入卸压槽11内，确保盖板10的干燥。
本实施例中，该复合支护体系在施工时，具体按照以下步骤进行：
首先，进行全断面锚索支护。每两根锚索采用一个凹形槽钢连接，即：两个顶板短锚索7通过顶板凹形槽钢6相连接，两个帮侧短锚索3通过帮侧凹形槽钢5相连接，其中，顶板短锚索7通过w型钢带连接，其中，顶板凹形槽钢6和帮侧凹形槽钢5内均放入背木，背木下安置高强度托盘，最后短锚索通过锚具固定并施加预紧力，预紧力不小于200kn。
然后，在顶板1-1和两帮帮侧1-2打卸压孔。采用φ42钻打孔，孔深不小于3500mm。
接下来，巷道底角两侧进行锁角锚杆施工。具体施工顺序为：打孔、孔底爆破、安装管缝锚杆2并注浆。其中，第一步为打孔，采用φ42钻打孔，孔深不小于3500mm。第二步为孔底爆破，每个孔用一卷矿用乳化炸药进行孔底爆破。第三步为安装管缝锚杆2并注浆，将管缝锚杆2安装到爆破后的孔内，并用注浆泵进行注浆，水泥浆的水灰比控制在0.5—0.7为宜。
最后，再顺槽巷道1的底板1-3开卸压槽11。开挖卸压槽11，其开槽方式为采用风镐松动、人工出渣的方法。施工过程中如出现积水，必须立即将水排出，将潮湿的碴石清除。卸压槽11完成后，均匀铺一层100mm干石灰粉12并压实，最后在卸压槽11上覆盖盖板10，盖板10上应打排水孔101以便于排水。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。