一种强冲击地压巷道支护方法与流程

本发明属于矿山安全开采支护技术领域，尤其涉及一种强冲击地压巷道支护方法。

背景技术：

冲击地压是煤矿开采中遇到的重大动力灾害，是矿山井巷和采场周围煤岩体由于变形能的释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。简单的讲，冲击地压就是煤岩体的突然破坏现象。如同装在煤岩里的大量炸药爆炸一样，煤和岩突然被抛出，造成支架大量折损、冒顶片帮、巷道堵塞和伤及人员，伴随巨大响声及煤岩体震动。我国煤炭资源丰富，但是浅部地质赋存优越的煤炭资源正在日益枯竭，逐渐转入深部开采是煤炭行业发展的必然趋势。随采深增加，冲击地压灾害频繁发生，给煤矿安全生产带来严重威胁。近年来研究发现，巷道冲击地压数量占冲击地压总数的90％左右。

目前国内外对巷道支护方式主要有锚杆、u型钢、棚-索协同支护、喷射混凝土支护、超前液压支架等。锚杆支护经济实用，被广泛应用于煤矿工程中，但现有锚杆达不到防冲的作用，在有冲击性巷道支护中难以推广应用。u型钢支护能提供较高支撑力，但u型钢连接件提供的摩擦力达不到要求，工作阻力只能达到其承载能力的40％～60％，支架的支撑能力得不到充分发挥。另外，u型支架容易受力不均，局部出现集中载荷和偏心载荷，支架发生扭曲变形，大幅降低支架承载能力，发生冲击时极易发生整体失稳破坏。棚-索协同支护能增强围岩强度，提高支护能力，但可变行量小，防冲能力差。喷射混凝土支护增强了围岩强度，起到减小和阻止围岩变形作用，但不适合用于防治冲击地压。超前液压支架采用液压支柱作为支撑，支护强度高，达到了支护上覆岩层的作用，但当发生冲击地压时，液压支架很难抵抗强大的冲击载荷，造成支架支柱弯曲、断裂和爆缸等。现有巷道支护方法大多没有从防冲角度进行支护设计，不能满足强冲击地压巷道支护要求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种强冲击地压巷道支护方法，即在围岩变形能释放时，支护结构能吸收围岩释放变形能，能减弱或降低冲击地压对巷道的破坏程度，保证作业人员安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种强冲击地压巷道支护方法，包括以下步骤：

步骤一：在冲击地压矿井巷道掘进100cm后，顶板及巷道帮部采用菱形金属网铺设，随后在巷道顶板及帮部上打出等间距的锚杆安装孔，然后把吸能防冲锚杆固定在锚杆安装孔中，吸能防冲锚杆的端部依次安装托盘、恒阻器和螺母；

步骤二：吸能防冲锚杆安装完成后，首先在巷道顶板打出等间距的锚索安装孔，锚索安装孔尽量打在两锚杆安装孔的中间部位，然后把锚索固定在锚索安装孔中，锚索的端部依次安装托盘、锁具；

步骤三：吸能防冲锚杆及锚索安装固定后，将u型棚放置在两排锚杆中间部位并锁固u型棚搭接位置，同时与上一排u型棚连接固定；

步骤四：随矿井巷道掘进，循环完成步骤一至三，当巷道掘进600～800cm时，开始安装吸能防冲支架；

步骤五：随矿井巷道掘进，循环完成步骤一至四，在掘进的同时根据巷道地质条件，如遇断层、顶板破碎带等地质构造时采用吸能防冲支架进行加固支撑，保证巷道稳定性与安全性。

所述一种强冲击地压巷道支护方法是在冲击地压巷道中采用锚网、u型棚、吸能防冲支架等三级联合支护的方式，其中步骤一和步骤二为一级支护，步骤三为二级支护。

所述锚网由吸能防冲锚杆、锚索、金属网构成，所述金属网为菱形铁丝网,选择常规8#铁丝编制而成的金属网，网眼的大小为5cm*5cm，网片与网片搭接选用10#铁丝绑扎，间距不超过20cm，并且两网片重叠距离不小于5cm，同时吸能防冲锚杆及锚索安装在两网片重叠中间部位。

所述的吸能防冲锚杆安装孔及锚索安装孔的间排距根据具体情况可调节，吸能防冲锚杆安装孔排距不超过150cm，锚索安装孔的排距不超过200cm，具体数值可根据工程实际情况进行设定。

所述u型棚的间距不大于150cm。

所述的防冲支架侧护板随千斤顶自动转动，与巷道紧密搭接，并且根据危险段的范围确定防冲支架的数量，防冲支架可以连接在一起，保证稳定性。

所述支护方法通过吸能防冲锚杆上的扩径式吸能装置和吸能防冲支架上的折纹式吸能装置吸收围岩变形能释放的能量。

本发明的有益效果：本发明利用锚网、u型棚、吸能防冲支架对冲击地压巷道进行三级联合支护，吸能锚杆和吸能防冲支架均具有让位功能和吸收围岩释放变形能的作用，一是吸能锚杆和吸能防冲支架中的吸能构件可以主动吸收围岩释放的能量，二是吸能构件压溃让位距离为煤岩能量提供了释放空间，能间接吸收围岩释放能量，三是吸能构件压溃让位距离能有效调整围岩结构，增强围岩自身承载能力，从而大大减弱冲击地压的强度，增强支护效果，提高井下作业人员的安全防护系数；吸能锚杆的让位与吸能支架让位在空间上能有效协调，吸能支架支护强度大于吸能锚杆支护强度，吸能锚杆的让位与吸能支架让位在时间上也能有效协调，保证了三级支护整体的抗冲击力学性能。本发明对保障煤矿安全高效开采、节约生产成本、提高经济效益、维护社会稳定等方面具有重要的现实意义和重大的社会效益，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明用的吸能防冲锚杆结构示意图；

图2为本发明用的吸能防冲锚杆剖视图；

图3为本发明用的u型棚结构示意图；

图4为本发明用的吸能防冲支架正面图；

图5为本发明用的吸能防冲支架侧面图；

图6为本发明的巷道断面示意图；

图7为本发明的巷道支护安装示意图；

其中，

1-扩径式吸能装置，2-折纹式吸能装置，3-吸能防冲支架，4-u型棚，5-锚网，6-围岩，7-吸能防冲锚杆，8-锚索。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

如图7所示，一种冲击地压巷道支护方法是在冲击地压巷道中采用锚网5、u型棚4、吸能防冲支架3等三级联合支护的方式，包括以下步骤：

步骤一：如图6所示，在冲击地压矿井巷道掘进100cm后，采用由吸能防冲锚杆7、锚索8、菱形金属网构成的锚网5进行一级支护，顶板及巷道帮部采用菱形金属网铺设，随后在巷道顶板及帮部上打出等间距的锚杆安装孔，锚杆安装孔间排距为100cm，孔深设定为2.5m，然后把吸能防冲锚杆7固定在锚杆安装孔中，吸能防冲锚杆7的端部依次安装托盘、恒阻器和螺母；如图1和图2所示，吸能防冲锚杆7上的扩径式吸能装置可以吸收围岩6所释放的能量；

步骤二：吸能防冲锚杆7安装完成后，首先在巷道顶板打出等间距的锚索安装孔，锚索8安装孔排距为150cm，孔深设定为10m，锚索8安装孔尽量打在两锚杆安装孔的中间部位，然后把锚索8固定在锚索安装孔中，锚索8的端部依次安装托盘、锁具，此步骤为一级支护；

步骤三：吸能防冲锚杆7及锚索8安装固定后，将u型棚4放置在两排锚杆中间部位安装，并将u型棚4搭接位置进行锁固，u型棚4结构如图3所示，u型棚4安装间距设定为100cm，将u型棚4搭接位置锁固，同时与上一排u型棚4连接固定，此步骤为二级支护；

步骤四：随矿井巷道掘进，循环完成步骤一至三，当巷道掘进600～800cm时，开始安装吸能防冲支架3，安装吸能防冲支架3结构如图4和图5所示，吸能防冲支架3上的折纹式吸能装置可以吸收围岩7所释放的能量；

步骤五：随矿井巷道掘进，循环完成步骤一至四；在掘进的同时根据巷道地质条件，如遇断层、顶板破碎带等地质构造时采用防冲支架进行加固支撑，保证巷道稳定性与安全性。