一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法与流程

本发明涉及巷道支护技术领域，特别涉及一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法。

背景技术：

我国煤矿主要是地下开采，需要在井下开掘大量巷道，采用巷道支护来保持巷道畅通和围岩稳定对煤矿建设与生产具有重要意义，巷道支护的效果取决于支架本身的材料强度，还受到围岩结构强度、支架力学性质(支承力和可缩性)、支架安设密度和支架安设质量等一系列因素的影响，成型巷道由支架与围岩在相互约束和相互依赖的条件下实现共同承载，由于巷道围岩内储存着较大的应变能，当该部分能量超过了岩体自身的强度时，岩体积聚的应变能突然而猛烈地释放，致使岩体产生脆性断裂现象被称为冲击地压，深井复杂应力状态下围岩的变形速度快、变形量大、变形范围密集和预估性差，冲击地压导致围岩和支护单元的结构被破坏，巷道只能通过支护单元的材料强度承载，若不能及时对围岩和支护单元的结构补强，随着围岩变形加大，支护单元的阻力慢慢完全丧失，支护单元就会遭到破坏，围岩严重变形、垮塌，给巷道支护造成严重的破坏。

为此，我们提出一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，首先，当成型巷道出现冲击地压致使岩体破裂后，可对强韧封层快速粘结，使强韧封层的结构强度得到及时补充，避免巷道只由支护单元的材料强度承载，给巷道支护造成严重的破坏，其次，对断裂的强韧封层快速粘结只起到临时支撑的作用，通过显色警示检测人员快速发现岩体破裂部位，及时对围岩裂隙进行注浆补强，使围岩的结构强度可再次承载巷道。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，当成型巷道出现冲击地压致使岩体破裂后，可对强韧封层快速粘结，使强韧封层的结构强度得到及时补充，避免巷道只由支护单元的材料强度承载，给巷道支护造成严重的破坏；对断裂的强韧封层快速粘结只起到临时支撑的作用，通过显色警示检测人员快速发现岩体破裂部位，及时对围岩裂隙进行注浆补强，使围岩的结构强度可再次承载巷道，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，包括以下步骤：

a：在井下挖掘出巷道，在围岩上构建强韧封层使巷道成型，强韧封层强度要达到能抵抗围岩自身的应力要求，形成的强韧封层是支护体系的关键承载单元；

b：强韧封层的下表面设置有自动粘连机构，并通过固定支架将自动粘连机构与强韧封层进行固定，相邻的自动粘连机构间隔距离为1-2m；

c：自动粘连机构全部与强韧封层固定后，喷一层混凝土层，使自动粘连机构被混凝土层完全覆盖。

本发明进一步的改进在于，所述步骤a中的强韧封层是在巷道开掘出毛断面后，立即进行第一次喷浆，等待30分钟后，将锚杆打入围岩内，在锚杆尾端挂设编制的钢丝绳网格，以钢丝绳为径骨进行喷浆，根据围岩和巷道的断面情况决定喷浆锚固的次数。

本发明进一步的改进在于，所述步骤b中自动粘连机构根据围岩的结构强度和冲击地压的密集程度，采用网状架设或成排架设的方式将自动粘连机构安装在强韧封层下方。

本发明进一步的改进在于，所述自动粘连机构包括管体，所述管体的内部开设有第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔和第二空腔位于管体的中部，两个所述第二空腔分别位于位于第一空腔的两端，所述第三空腔位于第一空腔和第二空腔的外侧形成环形腔，所述第一空腔的内部填充有树脂剂，所述第二空腔的内部填充有过氧化氢溶液，所述第一空腔的两端均设置有圆形推板，所述圆形推板的外圈设置有密封圈，所述密封圈的直径与第一空腔的内径相同，所述密封圈用于防止树脂剂与过氧化氢溶液接触，所述第一空腔和第二空腔的内壁覆盖有导热橡胶层，所述圆形推板在受到压力时会在第一空腔内滑动，且密封圈与导热橡胶层紧密接触。

本发明进一步的改进在于，所述第三空腔的内部填充有固化剂、荧光剂和水，所述第一空腔与第三空腔之间开设有通孔，所述通孔穿过管体和导热橡胶层，若干个所述通孔的两端均覆盖有塑料薄膜，所述塑料薄膜用于保持在工作时第二空腔内的压力，且避免通孔被固化剂和荧光剂堵住，所述固化剂使用二氯过氧化苯甲酰有助于快速固化树脂剂。

本发明进一步的改进在于，所述自动粘连机构设置在强韧封层的外侧，所述管体具有柔韧度便于贴紧强韧封层，所述管体通过设置的固定支架固定在强韧封层上，所述自动粘连机构的周围被混凝土层包裹。

本发明进一步的改进在于，一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，所述自动粘连机构的使用步骤如下：

1）：成型巷道内未发生冲击地压，自动粘连机构不会破损，不提供强度支撑，当巷道发生冲击地压时，围岩产生脆性断裂现象，强韧封层也随之出现裂缝，并导致自动粘连机构在裂缝处破损；

2）：自动粘连机构的管体破损，使第一空腔中的树脂剂，第三空腔内的固化剂、荧光剂和水均从管体内流出，由于固化剂使用二氯过氧化苯甲酰，由于二氯过氧化苯甲酰干品极不稳定，通过和水一起存放确保安全，树脂剂和固化剂从管体流向裂缝的过程中混合，发生聚合反应而固化，将强韧封层和混凝土层的断裂处粘结在一起，使强韧封层和混凝土层的结构强度得到及时补充，起到临时支护的作用；

3）：树脂剂和固化剂发生聚合反应是一个放热的过程，而使用二氯过氧化苯甲酰作为固化剂加快了固化的速度，也使放热的过程加快，通过导热橡胶层将产生的热量导向第二空腔内的过氧化氢溶液，避免二氯过氧化苯甲酰遇热爆炸，同时过氧化氢溶液遇热分解出氧气，使第二空腔内气压升高，圆形推板受气压的作用向第一空腔推动，将第一空腔内存储的树脂剂挤出，扩大树脂剂粘连范围；

4）：当第二空腔内气压继续升高，会将通孔上覆盖的塑料薄膜挤破，第二空腔内产生的氧气通过第三空腔溢出，与裂缝中的树脂剂和固化剂接触，氧气含量增加加快了聚合反应过程，粘结固定的速度越快，冲击地压造成的破坏越小；

5）：第三空腔中的荧光剂随固化剂和水一起流出，并随树脂剂填充在产生的裂缝中，由于巷道中光线较暗，巡检人员在经过冲击地压产生处，可以明显的观察到荧光显色的警示，及时的对围岩、强韧封层和混凝土层的裂隙进行注浆补强，使围岩、强韧封层和混凝土层的结构强度可继续支撑巷道。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过设置的自动粘连机构，成型巷道内未发生冲击地压，自动粘连机构不会破损，不提供强度支撑，当巷道发生冲击地压时，自动粘连机构可对强韧封层快速粘结，使强韧封层的结构强度得到及时补充，避免巷道只由支护单元的材料强度承载，给巷道支护造成严重的破坏，发生冲击地压时，自动粘连机构的管体破损，使第一空腔中的树脂剂，第三空腔内的固化剂、荧光剂和水均从管体内流出，树脂剂和固化剂从管体流向裂缝的过程中混合，发生聚合反应而固化，将强韧封层和混凝土层的断裂处粘结在一起，使强韧封层和混凝土层的结构强度得到及时补充，起到临时支护的作用；

2、通过设置的过氧化氢溶液和荧光剂，其中过氧化氢溶液产生的氧气可以扩大树脂剂粘连范围和加快聚合反应的速度，荧光剂的显色警示可以帮助检测人员快速发现围岩破裂部位，及时对围岩裂隙进行注浆补强，树脂剂和固化剂发生聚合反应是一个放热的过程，而使用二氯过氧化苯甲酰作为固化剂加快了固化的速度，也使放热的过程加快，通过导热橡胶层将产生的热量导向第二空腔内的过氧化氢溶液，避免二氯过氧化苯甲酰遇热爆炸，同时过氧化氢溶液遇热分解出氧气，使第二空腔内气压升高，圆形推板受气压的作用向第一空腔推动，将第一空腔内存储的树脂剂挤出，扩大树脂剂粘连范围，当第二空腔内气压继续升高，会将通孔上覆盖的塑料薄膜挤破，第二空腔内产生的氧气通过第三空腔溢出，与裂缝中的树脂剂和固化剂接触，氧气含量增加加快了聚合反应过程，粘结固定的速度越快，冲击地压造成的破坏越小，而第三空腔中的荧光剂随固化剂和水一起流出，并随树脂剂填充在产生的裂缝中，由于巷道中光线较暗，巡检人员在经过冲击地压产生处，可以明显的观察到荧光显色的警示，及时的对围岩、强韧封层和混凝土层的裂隙进行注浆补强，使围岩、强韧封层和混凝土层的结构强度可继续支撑巷道。

附图说明

图1为本发明一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法的整体流程示意图。

图2为本发明一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法的巷道剖视示意图。

图3为本发明一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法的自动粘连机构剖视示意图。

图4为本发明一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法的图3中a的放大示意图。

图中：1、巷道；2、围岩；3、强韧封层；4、自动粘连机构；5、固定支架；6、混凝土层；7、管体；8、第一空腔；9、第二空腔；10、第三空腔；11、圆形推板；12、密封圈；13、导热橡胶层；14、通孔；15、树脂剂；16、过氧化氢溶液；17、固化剂；18、荧光剂。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，包括以下步骤：

a：在井下挖掘出巷道（1），在围岩（2）上构建强韧封层（3）使巷道（1）成型，强韧封层（3）强度要达到能抵抗围岩（2）自身的应力要求，形成的强韧封层（3）是支护体系的关键承载单元；

b：强韧封层（3）的下表面设置有自动粘连机构（4），并通过固定支架（5）将自动粘连机构（4）与强韧封层（3）进行固定，相邻的自动粘连机构（4）间隔距离为1-2m；

c：自动粘连机构（4）全部与强韧封层（3）固定后，喷一层混凝土层（6），使自动粘连机构（4）被混凝土层（6）完全覆盖。

步骤a中的强韧封层（3）是在巷道（1）开掘出毛断面后，立即进行第一次喷浆，等待30分钟后，将锚杆打入围岩（2）内，在锚杆尾端挂设编制的钢丝绳网格，以钢丝绳为径骨进行喷浆，根据围岩（2）和巷道（1）的断面情况决定喷浆锚固的次数，在一般压力的巷道（1）中实施，采用二喷一锚，在围岩（2）和巷道（1）断面较大时，采用三喷二锚，在巷道（1）压力特别大时，采用四喷三锚。

步骤b中自动粘连机构（4）根据围岩（2）的结构强度和冲击地压的密集程度，采用网状架设或成排架设的方式将自动粘连机构（4）安装在强韧封层（3）下方。

自动粘连机构（4）包括管体（7），管体（7）的内部开设有第一空腔（8）、第二空腔（9）和第三空腔（10），第一空腔（8）和第二空腔（9）位于管体（7）的中部，两个第二空腔（9）分别位于位于第一空腔（8）的两端，第三空腔（10）位于第一空腔（8）和第二空腔（9）的外侧形成环形腔，第一空腔（8）的内部填充有树脂剂（15），第二空腔（9）的内部填充有过氧化氢溶液（16），第一空腔（8）的两端均设置有圆形推板（11），圆形推板（11）的外圈设置有密封圈（12），密封圈（12）的直径与第一空腔（8）的内径相同，密封圈（12）用于防止树脂剂（15）与过氧化氢溶液（16）接触，第一空腔（8）和第二空腔（9）的内壁覆盖有导热橡胶层（13），圆形推板（11）在受到压力时会在第一空腔（8）内滑动，且密封圈（12）与导热橡胶层（13）紧密接触，管体（7）断裂后树脂剂（15）和固化剂（17）接触发生聚合反应，树脂剂（15）使用抗水型，避免水对树脂剂（15）和固化剂（17）间的聚合反应的反应速率产生影响，树脂剂（15）和固化剂（17）间的聚合反应是一个放热反应过程。

第三空腔（10）的内部填充有固化剂（17）、荧光剂（18）和水，第一空腔（8）与第三空腔（10）之间开设有通孔（14），通孔（14）穿过管体（7）和导热橡胶层（13），若干个通孔（14）的两端均覆盖有塑料薄膜，塑料薄膜用于保持在工作时第二空腔（9）内的压力，且避免通孔（14）被固化剂（17）和荧光剂（18）堵住，固化剂（17）使用二氯过氧化苯甲酰有助于快速固化树脂剂（15），二氯过氧化苯甲酰的干品极不稳定摩擦、撞击、遇热或遇还原剂即能引起爆炸，所以为了贮存安全,一般加入25～30%的水。

自动粘连机构（4）设置在强韧封层（3）的外侧，管体（7）具有柔韧度便于贴紧强韧封层（3），管体（7）通过设置的固定支架（5）固定在强韧封层（3）上，自动粘连机构（4）的周围被混凝土层（6）包裹，挤出管体（7）的树脂剂（15）不仅位于围岩（2）的裂缝处，也会回流到管体（7）与混凝土层（6）间的缝隙，可以提高混凝土层（6）的结构强度。

通过采用上述技术方案：通过设置的自动粘连机构（4），成型巷道内未发生冲击地压，自动粘连机构（4）不会破损，不提供强度支撑，当巷道（1）发生冲击地压时，自动粘连机构（4）可对强韧封层（3）快速粘结，使强韧封层（3）的结构强度得到及时补充，避免巷道（1）只由支护单元的材料强度承载，给巷道（1）支护造成严重的破坏，发生冲击地压时，自动粘连机构（4）的管体（7）破损，使第一空腔（8）中的树脂剂（15），第三空腔（10）内的固化剂（17）、荧光剂（18）和水均从管体（7）内流出，树脂剂（15）和固化剂（17）从管体（7）流向裂缝的过程中混合，发生聚合反应而固化，将强韧封层（3）和混凝土层（6）的断裂处粘结在一起，使强韧封层（3）和混凝土层（6）的结构强度得到及时补充，起到临时支护的作用。

实施例2

如图2-4所示，一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，包括自动粘连机构（4）包括管体（7），管体（7）的内部开设有第一空腔（8）、第二空腔（9）和第三空腔（10），第一空腔（8）和第二空腔（9）位于管体（7）的中部，两个第二空腔（9）分别位于位于第一空腔（8）的两端，第三空腔（10）位于第一空腔（8）和第二空腔（9）的外侧形成环形腔，第一空腔（8）的内部填充有树脂剂（15），第二空腔（9）的内部填充有过氧化氢溶液（16），第一空腔（8）的两端均设置有圆形推板（11），圆形推板（11）的外圈设置有密封圈（12），密封圈（12）的直径与第一空腔（8）的内径相同，密封圈（12）用于防止树脂剂（15）与过氧化氢溶液（16）接触，第一空腔（8）和第二空腔（9）的内壁覆盖有导热橡胶层（13），圆形推板（11）在受到压力时会在第一空腔（8）内滑动，且密封圈（12）与导热橡胶层（13）紧密接触，导热橡胶层（13）将聚合反应产生的热量传递到过氧化氢溶液（16）处，过氧化氢溶液（16）遇热会分解出氧气，使第二空腔（9）内的气压增大。

第三空腔（10）的内部填充有固化剂（17）、荧光剂（18）和水，第一空腔（8）与第三空腔（10）之间开设有通孔（14），通孔（14）穿过管体（7）和导热橡胶层（13），若干个通孔（14）的两端均覆盖有塑料薄膜，塑料薄膜用于保持在工作时第二空腔（9）内的压力，且避免通孔（14）被固化剂（17）和荧光剂（18）堵住固化剂（17）使用二氯过氧化苯甲酰有助于快速固化树脂剂（15），当第二空腔（9）内的气压增大到一定程度，会挤破塑料薄膜进入第三空腔（10），氧气可以提高聚合反应的速度。

自动粘连机构（4）设置在强韧封层（3）的外侧，管体（7）具有柔韧度便于贴紧强韧封层（3），管体（7）通过设置的固定支架（5）固定在强韧封层（3）上，自动粘连机构（4）的周围被混凝土层（6）包裹。

通过采用上述技术方案：通过设置的过氧化氢溶液（16）和荧光剂（18），其中过氧化氢溶液（16）产生的氧气可以扩大树脂剂（15）粘连范围和加快聚合反应的速度，荧光剂（18）的显色警示可以帮助检测人员快速发现围岩（2）破裂部位，及时对围岩（2）裂隙进行注浆补强，树脂剂（15）和固化剂（17）发生聚合反应是一个放热的过程，而使用二氯过氧化苯甲酰作为固化剂（17）加快了固化的速度，也使放热的过程加快，通过导热橡胶层（13）将产生的热量导向第二空腔（9）内的过氧化氢溶液（16），避免二氯过氧化苯甲酰遇热爆炸，同时过氧化氢溶液（16）遇热分解出氧气，使第二空腔（9）内气压升高，圆形推板（11）受气压的作用向第一空腔（8）推动，将第一空腔（8）内存储的树脂剂（15）挤出，扩大树脂剂（15）粘连范围，当第二空腔（9）内气压继续升高，会将通孔（14）上覆盖的塑料薄膜挤破，第二空腔（9）内产生的氧气通过第三空腔（10）溢出，与裂缝中的树脂剂（15）和固化剂（17）接触，氧气含量增加加快了聚合反应过程，粘结固定的速度越快，冲击地压造成的破坏越小，而第三空腔（10）中的荧光剂（18）随固化剂（17）和水一起流出，并随树脂剂（15）填充在产生的裂缝中，由于巷道（1）中光线较暗，巡检人员在经过冲击地压产生处，可以明显的观察到荧光显色的警示，及时的对围岩（2）、强韧封层（3）和混凝土层（6）的裂隙进行注浆补强，使围岩（2）、强韧封层（3）和混凝土层（6）的结构强度可继续支撑巷道（1）。

需要说明的是，本发明为一种适用于成型巷道的抗冲击地压的支护方法，在使用时，首先，在井下挖掘出巷道（1），在围岩（2）上构建强韧封层（3）使巷道（1）成型，强韧封层（3）强度要达到能抵抗围岩（2）自身的应力要求，形成的强韧封层（3）是支护体系的关键承载单元，其次，强韧封层（3）的下表面设置有自动粘连机构（4），并通过固定支架（5）将自动粘连机构（4）与强韧封层（3）进行固定，相邻的自动粘连机构（4）间隔距离为1-2m，自动粘连机构（4）根据围岩（2）的结构强度和冲击地压的密集程度，采用网状架设或成排架设的方式将自动粘连机构（4）安装在强韧封层（3）下方，最后，自动粘连机构（4）全部与强韧封层（3）固定后，喷一层混凝土层（6），使自动粘连机构（4）被混凝土层（6）完全覆盖。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。