急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施的制作方法

本实用新型涉及到一种采煤设施，尤其是一种巷道安全支付设施。

背景技术：

煤碳资源是重要的能源资源，在我公国西部的部分地区，煤层主要以倾斜薄煤层出现的。为此，需要设置采矿井下设置采煤巷道，用于开采。

其中，回采巷道是采煤巷道的一种，主要满足采煤工作面生产时的煤炭、材料运输，设备安装、行人、通风等要求。在回采巷道内设置有运输设施(轨道)、人行道、通风设施等，是安全尤其重要的巷道。

由于地应力是地下工程破坏的力源，当在地下开挖采场或巷道后，巷道所在位置及其附近的原始地应力受到扰动，在采场或巷道围岩中形成应力集中，集中应力高于巷道围岩的强度时，巷道围岩就发生破坏。

如果回采巷道支护强度偏低，不能有效控制巷道变形，则在回采期间巷道顶板、底板和上帮、下帮变形量大、支护困难，巷道的围岩控制成为制约矿山安全高效生产的主要因素，因此急需对回采巷道现有的支护方案进行改革，以促进安全生产，提高矿山经济效益。

综合来看，回采巷道支付，应达到如下要求：

1、一次支护原则：锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形，避免二次或多次支护。实现高效安全生产的要求，需要保持长期稳定，不能经常维修；且巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。

2、高预应力和预应力扩散原则：预应力是锚杆支护中的关键因素，是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数，只有高预应力的锚杆支护才是真正的主动支护，才能充分发挥锚杆支护的作用。

3、临界支护强度与刚度原则：锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有效控制。

4、相互匹配原则：锚杆各构件，包括托板、螺母、钢带等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力学性能应相互匹配，以最大限度地发挥锚杆支护的整体支护作用。

5、可操作性原则：简单易行，有利于施工管理和掘进速度的提高。

6、经济合理性原则：做到经济合理，有利于降低巷道支护综合成本。

因此，针对以上要求，有必要进一步提供回采巷道支付的解决方案。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施。

本实用新型的急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，设置在回采巷道中，包括由设置在巷道上帮、巷道下帮、巷道顶板的锚杆、锚索构成，回采巷道为半煤巷，巷道底板水平布置。

所述的巷道顶板包括顺煤层倾角倾斜并与煤层顶板为同一平面的直线段，以及连接在直线段与巷道上帮之间的半拱形段构成，巷道上帮竖直设置在半拱形段与巷道底板之间，巷道下帮竖直设置在直线段与巷道底板之间。

所述的直线段向岩体内打入两排锚索，并打入四排锚杆。

所述的半拱形段向岩体内打入两排锚索，并打入三排锚杆。

所述的巷道上帮向岩体内打入两排锚索，并打入三排锚杆。

所述的巷道下帮向岩体内打入两排锚杆。

在巷道顶板和巷道上帮连接处向岩体内打入一排锚杆。

在巷道上帮、半拱形段铺设锚网，锚网自巷道上帮和巷道顶板连接处开始铺设，覆盖巷道上帮、半拱形段后，延伸至直线段中的靠近半拱形段的一排锚索下端头处结束。锚网挂设于各锚杆、锚索的下端头。

直线段铺设加强网。所述的加强网为纵横交织的钢筋，并挂设于各锚杆下端头，覆盖直线段。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的直线段两排锚索，其中一排设置在直线段中央并与直线段垂直。另一排锚索设置在靠近半拱形段处，并向半拱形段方向倾斜。

所述的直线段的四排锚杆等间距分布在直线段上，其中三排锚杆与直线段垂直，靠近半拱形段处的一排锚杆向半拱形段方向倾斜。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的半拱形段的两排锚索均匀分布在半拱形段，并向直线段倾斜。

所述的三排锚杆均匀分布在半拱形段，并与半拱形段的弧形切线垂直。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的巷道上帮的两排锚索均匀分布在巷道上帮，靠近巷道底板的锚索向巷道底板方向倾斜。靠近巷道顶板的锚索向巷道顶板方向倾斜。

所述的巷道上帮的三排锚杆等间距均匀分布在巷道上帮，中间的锚杆垂直于巷道上帮。靠近巷道底板的锚杆向巷道底板方向倾斜。靠近巷道顶板的锚杆向巷道顶板方向倾斜。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的巷道下帮的两排锚杆均匀分布在巷道下帮。

靠近巷道底板的锚杆向巷道底板方向倾斜。靠近巷道顶板的锚杆向巷道顶板方向倾斜。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，过半拱形段的弧线两端点之间作虚拟连接线，虚拟连接线与巷道上帮构成夹角，在巷道顶板和巷道上帮连接处的锚杆沿所述夹角的角平分线方向打入岩体。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的钢筋的两端设置拉钩。所述的锚索、锚杆下端头挂设有托盘，托盘为垂直于平行锚索及锚杆的平板，托盘的四周垂直向上设置有若干立柱。拉钩搭接在立柱上。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的托盘为正方形，立柱分布在正方形的四角处，立柱的上端为扎入岩体的锥尖。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的相邻且平行的两根钢筋之间设置有加强筋。

如上所述急倾斜近距离煤层回采巷道支护设施，具体为，所述的加强筋两端的连接拉钩，以及将两端的连接拉钩连接的连接器构成。连接拉钩的前端为钩，后端为螺杆，连接器为套筒，套筒的左右两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹。

有益效果：

在煤层及巷道顶底板岩层附近应力场呈非均匀分布，并开挖前就明显存在沿倾向的拉应力场和剪应力场的情况下，本实用新型的支护设施能有效克服急倾斜煤层的地应力。

急倾斜煤层回采巷道上帮存在明显的竖直应力和水平应力集中，本实用新型的支护设施对该部位支护进行加强，克服竖直应力和水平应力集中。

本实用新型能克服巷道上帮和巷道顶板顺岩层倾向发生错动，本实用新型加强了上帮和巷道顶板，保护好直线段顶板的完整性。

本实用新型能克服顶板拱形段、上帮、下帮帮的剪应力、拉应力。

本实用新型能克服顶板弧形段、上帮和巷道底板左侧的巷道围岩塑性破坏。

本实用新型的直线段铺设加强网，加强网结构设置简单，能有效抓紧岩壁面，并且可以通过加强筋拉紧加强网，使加强网有效托起顶板，保护好直线段顶板的完整性。

加强网施工简单，在必要的位置加装加强筋，加装过程简单。

附图说明

图1是本实用新型回采巷道及支护设施结构图。

图2是锚索支护结构图；

图3是锚杆支护结构图；

图4是加强网结构示意图；

图5本实用新型托盘结构图；

图6本实用新型托盘剖视图；

图7本实用新型托盘与钢筋两端的拉钩连接示意图；

图8是加强筋结构示意图；

图9本实用实施例示意图。

其中：巷道上帮1；巷道下帮2；巷道底板3；半拱形段4；直线段5；锚索6；锚杆7；托盘8；立柱9；钢筋10；加强筋11；连接拉钩12；连接器13；煤层14。

具体实施方式

参考图1-3，回采巷道由巷道上帮1、巷道下帮2、巷道顶板、巷道底板3构成。

示例一：

参考图9，巷道的宽度为4500mm，上帮高2450mm，下帮高1510mm。

支护设施用于对回采巷道由巷道上帮1、巷道下帮2、巷道顶板、巷道底板3进行支护。在巷道断面图中，巷道左侧为巷道上帮，右则是巷道下帮。

因为地下开采时煤层倾角大于45°的煤层是急倾斜煤层，以煤层为45°为例，则直线段为倾斜至45°。因为在一定的长度上，煤层14在地下基本为直线形状的，因此顺煤层倾角倾斜并与煤层顶板为同一平面的巷道顶板则为直线状态，本实施例中称为巷道顶板的直线段5，在巷道断面中，直线段长度约为3米。

巷道顶板的另一段为半拱形段4，半拱形段的断面形状为圆弧状，圆弧的半径为3250mm。

巷道上帮竖直设置在半拱形段与巷道底板之间，巷道下帮竖直设置在直线段与巷道底板之间。

示例二：

参考图1-3，直线段5向岩体内打入两排锚索6，其中一排设置在直线段中央并与直线段垂直；另一排锚索设置在靠近半拱形段处，并向半拱形段方向倾斜；倾斜角度为：过直线段的虚拟垂线，锚索上端(打入岩体内的那一端)向半拱形段方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为38°。

直线段5向岩体内打入四排锚杆7；四排锚杆等间距分布在直线段上，其中三排锚杆与直线段垂直，靠近半拱形段处的一排锚杆向半拱形段方向倾斜，倾斜角度为：过直线段作虚拟垂线，锚杆上端(打入岩体内的那一端)向半拱形段方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为35°。

半拱形段4向岩体内打入两排锚索6，并打入三排锚杆7；半拱形段的两排锚索均匀分布在半拱形段，并向直线段倾斜，倾斜角度为：以半拱形段与锚索的相交点作半拱形段圆弧的切线，作该切线的虚拟垂线，锚索上端(打入岩体内的那一端)向直线段方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为5°三排锚杆均匀分布在半拱形段，并与半拱形段的弧形切线垂直。

巷道上帮1向岩体内打入两排锚索6，两排锚索均匀分布在巷道上帮，靠近巷道底板的锚索向巷道底板方向倾斜；靠近巷道顶板的锚索向巷道顶板方向倾斜。

巷道上帮1向岩体内打入三排锚杆7，三排锚杆等间距均匀分布在巷道上帮，中间的锚杆垂直于巷道上帮；靠近巷道底板的锚杆向巷道底板方向倾斜；倾斜角度为：作垂直于巷道上帮的虚拟垂线，锚杆前端(打入岩体内的那一端)向巷道底板方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为5°。

靠近巷道顶板的锚杆向巷道顶板方向倾斜，倾斜角度为：作垂直于巷道上帮的虚拟垂线，锚杆前端(打入岩体内的那一端)向巷道项板方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为10°。

巷道下帮2向岩体内打入两排锚杆；巷道下帮的两排锚杆均匀分布在巷道下帮。

靠近巷道底板的锚杆向巷道底板方向倾斜；倾斜角度为：作垂直于巷道下帮的虚拟垂线，锚杆前端(打入岩体内的那一端)向巷道底板方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为5°。

靠近巷道顶板的锚杆向巷道顶板方向倾斜。倾斜角度为：作垂直于巷道下帮的虚拟垂线，锚杆前端(打入岩体内的那一端)向巷道顶板方向倾斜，并与虚拟垂线构成夹角为10°。

在巷道顶板和巷道上帮连接处向岩体内打入一排锚杆7；过半拱形段的弧线两端点之间作虚拟连接线，虚拟连接线与巷道上帮构成夹角，在巷道顶板和巷道上帮连接处的锚杆沿夹角的角平分线方向打入岩体。

在巷道上帮、半拱形段铺设锚网，锚网自巷道上帮和巷道顶板连接处开始铺设，覆盖巷道上帮、半拱形段后，延伸至直线段中的靠近半拱形段的一排锚索下端头处结束；分布在巷道上帮、巷道顶板的各锚索、锚杆的底端(或称为下端)设置有托盘8，锚网挂设于各锚杆、锚索的下端头；并被托盘8压在岩体表面。锚网为钢丝网。

示例三：

参考图4-8，直线段铺设加强网；加强网为纵横交织的钢筋10，并挂设于各锚杆下端头，覆盖直线段。

钢筋的两端设置拉钩；锚索、锚杆下端头挂设有托盘8，托盘为垂直于平行锚索及锚杆的平板，托盘的四周垂直向上设置有若干立柱9；拉钩搭接在立柱上。

托盘8为正方形，立柱9分布在正方形的四角处，立柱的上端为扎入岩体的锥尖。锥尖扎入岩体后，使托盘能自行承担部分横向拉力，来自四周钢筋的拉力。

相邻且平行的两根钢筋之间设置有加强筋11。

加强筋11由两端的连接拉钩12，以及将两端的连接拉钩连接的连接器13构成；连接拉钩的前端为钩，后端为螺杆，连接器13为套筒，套筒的左右两端分别设置左旋螺纹和右旋螺纹。将两端的连接拉钩的前端分别挂在钢筋上后，从一个方向旋转套筒，即可拉紧两侧的钢筋。

钢筋和加强筋均采用直径大于0.8mm的钢筋条制作。由于加强网由各散件结合制作，在井下安装方便，也便于井下运输。

示例四：

本实用新型选用的锚杆为高强锚杆和中空全锚锚杆，其中高强锚杆为左旋无纵筋锚杆；规格：φ22×2400mm，屈服强度≥500mpa；延伸率≥15％；锚杆排距0.8m；锚杆钻孔参数钻孔直径φ30mm，孔深设计2300±50mm；预紧力：扭矩不低于120n.m，应力不低于30kn。

其中中空全锚锚杆，规格：φ25×3000mm；排距800mm；锚杆钻孔直径φ32mm，孔深2900±50mm。

本实用新型选用的锚索为中空全锚锚索，规格：φ22×8000mm，钻孔直径φ32mm，孔深7700±50mm；破断强度≥1860mpa；破断力≥400kn；延伸率≥5％；锚杆排距1.6m，锚索布置在两排锚杆中间(沿巷道轴向方向)；同一断面上的锚索布置在相邻两排锚杆中央；锚索钻孔参数：直径φ32mm，孔深设计7700±50mm。

本实用新型选用的托盘为矩形托盘，规格150×150×10mm。

上述为本实用新型的示例性说明，不代表本实用新型的保护范围。