一种深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构的制作方法

本实用新型涉及矿井巷道支护与围岩控制技术领域，特别是涉及一种深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构。

背景技术：

随着矿井开采强度的不断增加，浅部煤炭资源日趋减少，煤矿开采向深部延伸发展，部分矿井的开采深度已接近1000m，且以每年8～12m的速度继续增加。深部开采的岩体受“三高一扰动”的复杂地质力学环境影响，具有显著的瞬变力学效应和流固耦合特性，围岩发生非线性大变形及突变破坏的概率增加，深部资源安全高效开采的难度加大。尤其是针对深部回采工作面的顶板围岩为“软-硬-软”这类组合岩层时，软硬岩层相互叠合，层间距偏小，岩层厚度薄、强度不大，岩层间粘聚力低，层理、节理、弱面和裂隙发育，软硬互层结构承载力低、自身稳定性差、结构刚度不足容易引发离层，围岩支护和顶板管理的难度增加。加之，此类“软-硬-软”组合顶板为三层软硬岩层交互叠加，硬岩夹持在两层软岩之间，自身承载能力发挥受限，很难和软岩结构形成统一的加强承载结构整体，三层围岩的稳定性不易控制，传统的单一支护已经不能满足此类组合顶板的支护要求，开发新型围岩稳定性控制体系变得愈加紧迫和重要。

技术实现要素：

本实用新型克服了深部回采工作面“软-硬-软”组合顶板围岩松软破碎、支护强度低、围岩变形量大、软硬互层结构承载力低、稳定性差的缺点，提供了一种分级支护、逐层强化、多层耦合加固、维护时间长、适用范围广、稳定性高的新型深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构，包括金属网、注浆区域和锚杆组件，回采工作面中位于组合顶板的底端架设有一排所述金属网，间隔设置的所述锚杆组件将所述组合顶板的软硬互层进行锚固；与所述锚杆组件同层位间隔开凿有注浆孔，所述注浆孔内用于注浆并形成注浆区域。

优选的，所述组合顶板包括从上至下依次分布的上部软岩、中部硬岩和下部软岩，所述上部软岩的顶部为上层顶板；所述回采工作面的底端为底板。

优选的，所述锚杆组件包括短锚杆，间隔设置的所述短锚杆将所述金属网固定并与所述下部软岩进行加固。

优选的，所述注浆区域包括浅注浆，与所述短锚杆同层位间隔距离开凿注浆孔，该注浆孔中用于注浆并形成所述浅注浆；所述浅注浆的注浆深度一直抵达所述下部软岩与所述中部硬岩的交互层处。

优选的，所述锚杆组件还包括长锚杆，间隔设置的所述长锚杆从所述下部软岩底部锚固至所述中部硬岩。

优选的，所述注浆区域包括中深注浆，与所述长锚杆同层位间隔距离开凿注浆孔，该注浆孔中用于注浆并形成所述中深注浆；所述中深注浆的注浆深度贯通所述下部软岩和中部硬岩两层围岩，直到所述上部软岩的岩层底部。

优选的，所述锚杆组件还包括长锚索，间隔设置的所述长锚索从所述下部软岩底部打入、穿过所述中部硬岩一直锚固至所述上部软岩中。

优选的，所述注浆区域还包括深注浆，所述深注浆的注浆深度由所述下部软岩一直贯通至所述上部软岩的岩层顶部。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型中的深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构，能够改变深部回采工作面软-硬-软组合顶板围岩松散软弱易破碎的岩体结构，增强围岩互层的粘聚力、承载力和整体稳定性，提高锚网支护、锚索支护和注浆补强加固的全断面整体强化支护作用，对裂隙发育、软硬夹持的复杂顶板围岩互层结构具有较强的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构的加固示意图；

其中，1-下部软岩；2-中部硬岩；3-上部软岩；4-组合顶板；5-上层顶板；6-回采工作面；7-底板；11-短锚杆；12-金属网；13-浅注浆；21-长锚杆；22-中深注浆；31-长锚索；32-深注浆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型克服了深部回采工作面“软-硬-软”组合顶板围岩松软破碎、支护强度低、围岩变形量大、软硬互层结构承载力低、稳定性差的缺点，提供了一种分级支护、逐层强化、多层耦合加固、维护时间长、适用范围广、稳定性高的新型深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构。

基于此，本实用新型提供的深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构，包括金属网、注浆区域和锚杆组件，回采工作面中位于组合顶板的底端架设有一排金属网，间隔设置的锚杆组件将组合顶板的软硬互层进行锚固；与锚杆组件同层位间隔开凿有注浆孔，注浆孔内用于注浆并形成注浆区域。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1，其中，图1为深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构的加固示意图。

如图1所示，本实用新型提供一种深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构。

深部围岩的稳定性控制是在深部地下煤矿开采作业的三维空间进行的支护设计活动，深部地下开采工程由回采工作面6、下部软岩1、中部硬岩2、上部软岩3、上层顶板5和底板7组成，其中下部软岩1、中部硬岩2和上部软岩3是直接作用于煤层上方的顶板，三层厚度之和一般不超过10m，统称为组合顶板4。随着回采工作面6开采作业的进行，顶板围岩活动加剧，围岩发生变形失稳直至垮落破坏。为了维护巷道围岩的安全稳定，需要对煤层之上的组合顶板进行稳定性控制。具体实施如下：

(1)首先在临近煤层的下部软岩1底端架设一排金属网12，金属网12架好后每隔一定间距向下部软岩1内打短锚杆11，短锚杆11将金属网12顺势固定并加固下部软岩1；与短锚杆11同层位间隔指定距离开凿注浆孔，对下部软岩1进行浅注浆13，注浆深度一直抵达下部软岩1与中部硬岩2的交互层处，即注浆贯通整个下部软岩1岩层。

(2)其次在中部硬岩2内每隔一定间距打长锚杆21，长锚杆21从下部软岩1底部锚固至中部硬岩2中部，实现软硬互层的全长锚固；同时在长锚杆21同层位间隔指定距离开凿注浆孔，对下部软岩1和中部硬岩2进行中深注浆22，注浆深度贯通下部软岩1和中部硬岩2两层围岩，直达上部软岩3的岩层底部，使下部软岩1和中部硬岩2成为统一整体，增强围岩的承载力和稳定性。

(3)最后在上部软岩3内每隔一定间距打长锚索31，长锚索31从下部软岩1底部打入、穿过中部硬岩2一直锚固至上部软岩3中，实现软-硬-软三层围岩的全长锚固；同时在长锚索31同层位间隔指定距离开凿注浆孔，对下部软岩1、中部硬岩2和上部软岩3进行深注浆32，注浆深度由下部软岩1一直贯通至上部软岩3的岩层顶部，实现软-硬-软三层围岩的整体贯通。进而使下部软岩1、中部硬岩2和上部软岩3融为一体，围岩强度大幅提高，围岩整体承载结构的稳定性和安全性显著提升。

本实用新型中的深部回采工作面组合顶板围岩的稳定性控制结构，能够改变深部回采工作面软-硬-软组合顶板围岩松散软弱易破碎的岩体结构，增强围岩互层的粘聚力、承载力和整体稳定性，提高锚网支护、锚索支护和注浆补强加固的全断面整体强化支护作用，对裂隙发育、软硬夹持的复杂顶板围岩互层结构具有较强的适用性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。