一种松软厚煤层巷道围岩控制结构及其施工方法与流程

一种松软厚煤层巷道围岩控制结构及其施工方法
1.技术领域
2.本发明涉及矿山巷道支护技术领域，特别涉及一种松软厚煤层巷道围岩控制结构及其施工方法。


背景技术：

3.煤矿进入深部开采以后，矿山地下开采巷道掘进过程中，经常遇到松软厚煤层，松软厚煤层一般极其松散破碎，裂隙面较多，煤层内带有夹矸，分界面不规则，煤体强度几乎为零、遇水泥化、完整性极差、无自稳能力，因此松软厚煤层巷道掘进时易冒顶坍塌，支护难度极大。
4.我国煤矿开采中类似破碎煤岩体支护方式基本采用钢拱架支护，外层喷浆支护形式，由于钢拱架支护属于被动支护，无法主动承压，同时由于巷道围岩极其松散破碎，巷道钢拱架间围岩仍会出现较大变形。巷道支护变形失效后，重新返修，既增加了采矿成本，又耽误了生产工期。
5.巷道围岩工程地质条件差和围岩强度低，造成松软厚煤层巷道的掘进与支护施工难度大、成本高，如支护设计不合理，不仅不能起到好的支护效果，反倒会增加安全隐患。所以需要一种能满足松散破碎岩体高强度支护要求，同时具有良好支护效果的巷道支护结构。


技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种松软厚煤层巷道围岩控制结构，具备整体强度高，支护效果好的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种松软厚煤层巷道围岩控制结构，包括一次围岩控制结构和二次围岩控制结构，其中：所述一次围岩控制结构覆盖在巷道围岩表面，紧贴巷道壁，包括钢筋网、钢梁和钢拱架；所述钢拱架以一定排距紧贴巷道顶壁和侧壁处；所述钢梁以一定间距固定在钢拱架上，将多个钢拱架连接成一个网状整体结构；所述钢筋网布置在钢拱架与钢梁形成的网状整体结构的网格空隙中，与钢拱架、钢梁用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接；所述二次围岩控制结构包括反底拱和预应力锚索，所述反底拱采用u29型钢和c30混凝土制成，反底拱的u29型钢与所述钢拱架相连形成封闭结构；所述预应力锚索采用1
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19股高强度低松弛预应力钢绞线制作，贯穿一次围岩控制结构并伸入巷道围岩内部。
8.特别的，所述钢拱架和钢梁材料采用u29型钢。
9.特别的，所述钢筋网采用φ6mm钢筋焊接制成。
10.特别的，所述预应力锚索安装时，采用在钢拱架和其之后的巷道围岩上打钻孔，用
锚索安装机将预应力锚索，连同锚固剂药卷一同送入孔底，锚固剂药卷受到锚索的挤压发生破裂，待孔底锚固剂凝固后，安装托盘、高强垫圈并拧紧高强螺母。
11.特别的，所述反底拱的弯曲u29型钢以与所述钢拱架相同的排距布置在巷道底板。
12.特别的，所述反底拱采用在弯曲的u29型钢上铺设c30混凝土，c30混凝土表面平整。
13.一种松软厚煤层巷道围岩控制结构的施工方法，其步骤包括：s1：在待支护的松软厚煤层巷道上以一定排距布置钢拱架，并用以一定间距布置的钢梁将各钢拱架连接成一个整体；s2：在钢拱架和钢梁的网格间布设钢筋网，钢筋网与钢拱架、钢梁用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接；s3：在钢拱架和其之后的巷道围岩上打钻孔，用锚索安装机将预应力锚索连同锚固剂药卷一同送入孔底，锚固剂药卷受到锚索的挤压发生破裂，待孔底锚固剂凝固后，安装托盘、高强垫圈并拧紧高强螺母；s4：将反底拱的弯曲u29型钢以与钢拱架相同的排距布置在巷道底板，与钢拱架相连形成封闭结构，并在u29型钢上铺设c30混凝土，使巷道底板表面平整。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种松软厚煤层巷道围岩控制结构，适用于遇水泥化、手捏成团、煤体强度基本为零的松软厚煤层巷道支护工程，支护顺序依次为一次围岩控制结构和二次围岩控制结构，一次围岩控制结构中的钢拱架和钢梁相互重叠，这样对松散岩体的支护效果更好，反底拱与上部支撑相连形成封闭结构，整体支撑效果好；其中巷道支护的方法依次为巷道断面开挖，设计巷道断面为三心拱、反底拱形式，接着进行一次围岩控制结构施工和二次围岩控制结构施工，整个完整的松软厚煤层巷道围岩控制结构可实现松软厚煤层巷道工程支护永久稳固性，提高巷道支护施工质量，降低巷道返修率，从而降低支护成本。。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
16.图1为一次围岩控制结构施工后的横截面示意图；；图2为一次围岩控制结构施工后的效果示意图；图3为二次围岩控制结构施工后的横截面示意图；图4为一种松软厚煤层巷道围岩控制结构的施工总体流程示意图。
17.图中：1-钢拱架；2-钢梁；3-钢筋网；4-预应力锚索；5-反底拱弯曲u29型钢；6-反底拱c30混凝土。
18.具体实施方式
19.下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能
更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
20.如图1-3，本发明的松软厚煤层巷道围岩控制结构，包括一次围岩控制结构和二次围岩控制结构，其中：所述的一次围岩控制结构包括钢拱架1、钢梁2和钢筋网3；所述的钢拱架1以一定排距布置在巷道顶壁和侧壁处，并紧贴巷道顶壁和侧壁处；所述的钢梁2以一定间距固定在钢拱架上，将多个钢拱架1连接成一个网状整体结构；所述的钢筋网3布置在钢拱架1与钢梁2形成的网状整体结构的网格空隙中，与钢拱架、钢梁用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接；所述的二次围岩控制结构包括预应力锚索4和反底拱；所述的预应力锚索4贯穿一次围岩控制结构并伸入巷道围岩内部，用来固定一次围岩控制结构，提高一次围岩控制结构稳定性；所述的反底拱包括反底拱弯曲u29型钢5和反底拱c30混凝土6，反底拱的u29型钢与上部钢拱架相连形成封闭结构，在弯曲的u29型钢上铺设c30混凝土，c30混凝土表面平整；下面叙述本发明松软厚煤层巷道围岩控制结构的施工方法，如图4所示，具体包括以下步骤：第一步：在待支护的松软厚煤层巷道上以一定排距布置钢拱架1，并用以一定间距布置的钢梁2将各钢拱架1连接成一个整体；第二步：在钢拱架1和钢梁2的网格间布设钢筋网3，钢筋网3与钢拱架1、钢梁2用双股12#铁丝双股双排扣绑扎连接，防止巷道顶板破碎煤体掉落伤人；第三步：在钢拱架1和其之后的巷道围岩上打钻孔，用锚索安装机将预应力锚索4，连同锚固剂药卷一同送入孔底，锚固剂药卷受到预应力锚索4的挤压发生破裂，待孔底锚固剂凝固后，安装托盘、高强垫圈并拧紧高强螺母，此时预应力锚索4不仅对一次围岩控制结构起到固定作用，还可以提高了一定的预紧力；第四步：将反底拱弯曲u29型钢5以与钢拱架1相同的排距布置在巷道底板，与上部钢拱架1相连形成封闭结构，并在反底拱u29型钢5上铺设反底拱c30混凝土6，使巷道底板表面平整。
21.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。