大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩的制作方法

本实用新型涉及煤矿井下巷道支护领域，具体涉及大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩。

背景技术：

近年来，锚杆支护理论及技术得到深入研究和发展，锚杆支护以其在改善围岩体受力状况，提高围岩体强度和发挥围岩自承载能力方面的优势得到了广泛应用，取得了显著的技术经济效益。

然而软岩支护问题较为突出，一些矿区的大量工程实践表明：当前锚杆支护技术对巷道围岩赋存条件依赖性依然较高，在节理裂隙极为发育的破碎软岩巷道中，锚杆支护在巷道浅部围岩难以形成稳定、有效的承载结构，造成锚杆支护承载能力难以充分发挥，不仅难以控制此类巷道的强烈变形，而且由于局部承载结构破坏诱发的锚网支护大面积失效，导致巷道大面积冒顶、垮塌的事故屡有发生。

为控制软岩巷道变形，矿井不得不大量选择被动支护为主的支护形式，如高强度、小棚距工字钢支架，高标号混凝砌碹体等支护方式。其中工字钢支架具有高阻、可缩和护表性能强的优点，在破碎软岩巷道中，相对锚网支护等主动支护方式而言，其提供的被动支护阻力更能够显著提高巷道浅部破碎岩体的稳定性。然而在支架实际承载过程中，支架承载能力很大程度上受支架结构、载荷分布状况和支架－围岩相互作用关系制约，尽管工字钢支架壁后充填技术在很大程度上改善了支架受力状况，支架承载能力得到大幅度提高，但由于支架结构稳定性依然较差，且单纯的被动支护难以发挥深部稳定岩体的承载能力，在高应力作用下支架仍然大量出现屈服、破坏现象。

为了解决单纯的锚杆支护或者单纯的工字钢支架支护对软岩巷道控制不足的问题，亟待一种安全、科学、方便的支护装置和工艺来解决这些问题。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，解决了单纯的锚杆支护或者单纯的工字钢支架支护对软岩巷道控制不足的问题，尽可能提高软岩巷道的支护质量，避免以后大量巷道支护返修问题，安全、科学、方便、高效。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，该巷道围岩包括工字钢，还包括多组与工字钢相配合的主被动联合护巷装置，单组所述的主被动联合护巷装置由工字钢支架、护板、工字钢扣、锚索、锁具及螺丝连接件组成，所述工字钢支架、护板、工字钢两两相配合，所述锚索、护板、工字钢两两相配合；

三架所述的工字钢支架和六根所述的锚索组成一组主被动联合护巷装置，所述工字钢支架平行且间隔设置，位于多个工字钢支架的同一侧面上贯穿设置一个护板，护板与工字钢支架之间通过工字钢扣和螺丝连接件连接，所述护板上竖直贯穿有与工字钢支架平行且交错分布的锚索，锚索通过锁具与护板连接；

所述护板上开设有若干个与工字钢扣连接的孔槽，所述工字钢扣上对应开设有与孔槽相配合的连接孔，所述连接孔、孔槽与所述螺丝连接件均相配合，所述护板上还开设有若干个与锚索相配合连接的锚索孔，在护板上所述锚索孔与所述孔槽交错排布。

进一步的，所述孔槽呈椭圆形。

进一步的，所述锚索孔呈椭圆形。

进一步的，所述连接孔为与螺丝连接件、螺钉6均相配合的圆形孔。

进一步的，单组所述的主被动联合护巷装置包括3个护板，三架所述工字钢支架的顶面、两侧面上分别贯穿设置所述护板。

进一步的，所述护板与工字钢支架、锚索均相垂直。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，实现了大倾角和松软围岩的巷道支护问题，解决了单纯的锚杆支护或者单纯的工字钢支架支护对软岩巷道控制不足的问题，尽可能提高软岩巷道的支护质量，避免以后大量巷道支护返修问题，安全、科学、方便、高效。具体表现在以下几个方面：

1、锚索与护板的配合，使得松软围岩处于三向高围压状态，提高了松软围岩的抗压强度；

2、护板和工字钢支架的配合使用，使得支架与支架形成了一个统一的结构体，提高了工字钢支架的稳定性；

3、锚索、工字钢、护板三者的配合使用，形成了主被动联合支护，极大地改善了锚索、工字钢两者单独支护不足的问题；

4、锚索的参与使得巷道围岩能充分发挥其自承能力；

5、工字钢的参与提高了巷道浅部破碎岩体的稳定性。

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为本实用新型的单组主被动联合护巷装置的部分结构示意图；

图2为护板的立体图；

图3为护板扣的立体图；

图4为本实用新型在施工时的剖面图；

图中标记：1、锚索，2、工字钢扣，3、护板，4、螺丝连接件，5、锁具，6、螺钉，7、工字钢支架，8、孔槽，9、锚索孔。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本实用新型技术方案为前提的最佳实施例，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，该巷道围岩包括工字钢，还包括多组与工字钢相配合的主被动联合护巷装置，单组所述的主被动联合护巷装置由工字钢支架7、护板3、工字钢扣2、锚索1、锁具5及螺丝连接件6组成，所述工字钢支架7、护板3、工字钢两两相配合，所述锚索1、护板3、工字钢两两相配合；

三架所述的工字钢支架7和六根所述的锚索1组成一组主被动联合护巷装置，所述工字钢支架7平行且间隔设置，位于多个工字钢支架7的同一侧面上贯穿设置一个护板3，护板3与工字钢支架7之间通过工字钢扣2和螺丝连接件6连接，所述护板3上竖直贯穿有与工字钢支架7平行且交错分布的锚索1，锚索1通过锁具5与护板3连接；

所述护板3上开设有若干个与工字钢扣2连接的孔槽8，所述工字钢扣2上对应开设有与孔槽8相配合的连接孔，所述连接孔、孔槽8与所述螺丝连接件4均相配合，所述护板3上还开设有若干个与锚索1相配合连接的锚索孔9，在护板3上所述锚索孔9与所述孔槽8交错排布。

进一步的，单组所述的主被动联合护巷装置包括3个护板3，三架所述工字钢支架7的顶面、两侧面上分别贯穿设置所述护板3，保证了该主被动联合护巷装置的稳定性、安全有效性。

进一步的，所述护板3与工字钢支架7、锚索1均相垂直。锚索1与护板3的配合，使得松软围岩处于三向高围压状态，提高了松软围岩的抗压强度；护板3和工字钢支架7的配合使用，使得支架与支架形成了一个统一的结构体，提高了工字钢支架7的稳定性。

进一步的，所述孔槽8呈椭圆形。孔槽8既可以使得护板3与工字钢扣2、螺丝连接件4、螺钉6相配合，另一方面，工字钢扣2上的连接孔为与螺丝连接件4、螺钉6均相配合的圆形孔，而椭圆形的孔槽8还可以保证护板3在连接和调节时的可调整性，并且还能够保证连接的稳定可靠性。

进一步的，所述锚索孔9呈椭圆形。锚索孔9很好地与锚索1相配合。

进一步的，所述连接孔为与螺丝连接件4、螺钉6均相配合的圆形孔。

由于义络煤矿煤层倾角比较大，所采煤层比较软，回采巷道采用全煤梯形巷道如图4所示。如果采用锚杆支护，在巷道浅部围岩难以形成稳定、有效的承载结构，使锚杆支护承载能力难以充分发挥，造成巷道变形强烈，而且由于局部承载结构破坏诱发的锚网支护大面积失效，导致巷道大面积冒顶、垮塌现象；如果采用工字钢支架7，由于支架结构稳定性依然较差，所用支架不能形成一个稳定的系统，且单纯的被动支护难以发挥深部稳定岩体的承载能力，在高应力作用下支架仍然大量出现屈服、破坏现象。使用本实用新型，即解决了巷道大面积冒顶的现象，护板的使用又使工字钢连成了统一的整体，跟锚索1的配合更增加了其稳定性；

然而，本实用新型的大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，其工作过程如下：包括以下步骤：

步骤一：安装临时支护：根据巷道围岩的地质与生产条件选择合适的临时支护；根据作业规程掘进相应的断面形状及尺寸；本实施例中，根据义络矿煤层倾角大、煤层较软的巷道围岩特征，选择断面形状为梯形，选择缝管锚杆作为临时支护；

步骤二：架设所述工字钢；本实施例中，工字钢支架选用12号矿用工字钢，护板规格：1.8m*0.3m*30mm；

步骤三：在所述护板3上开设锚索孔9并安装所述锚索1：根据巷道围岩的地质与生产条件选择合适的钻具；根据钻进的煤岩体性质选取适合的锚杆钻机、钻头与钻杆；钻孔的深度应严格控制在设计的范围内，钻孔的直径与锚索1直径相匹配；根据树脂锚固剂的类型等待一段时间，时间具体根据实际情况和树脂锚固剂的类型而定，等待时间结束后，移走施工机具，完成锚固施工；

步骤四：组装单组所述的主被动联合护巷装置：三架工字钢都安装好后，将护板3放在三架工字钢支架7腿后，护板3上的孔槽8与三架工字钢支架7腿一一对应，并将锚索1穿过护板3的锚索孔9，然后将工字钢扣2通过螺丝连接件4、螺钉6安装在护板3上，确保三架工字钢支架7腿与护板3形成一个整体，最后安装锚索1的锁具5，并给锚索1施加预紧力，预紧力的力度根据实际情况而定。

其中，所述步骤四后还包括以下步骤：步骤五：根据上述步骤一至四，组装多组所述主被动联合护巷装置，构成巷道围岩；

所述步骤二中架设工字钢的过程为：将工字钢体态端正、正规有劲，不得出现空顶、空帮、空肩窝的现象，将工字钢腿与横梁之间接口接合严密，若接口不吻合时，应调整工字钢腿倾斜度和方向；

所述步骤三中，钻孔角度的误差小于等于6°。因为过大的锚杆角度，一方面是减小了锚索的作用范围，另一方面是使锚索的受力状况变差，不利于锚索支护作用的充分发挥；

所述步骤四中，所述工字钢扣2与护板3相配合，工字钢扣2通过螺丝连接件4加装减磨垫片与护板3紧密连接。

综上所述，本实用新型的大倾角松软厚煤层托顶煤巷道围岩，实现了大倾角和松软围岩的巷道支护问题，解决了单纯的锚杆支护或者单纯的工字钢支架支护对软岩巷道控制不足的问题，尽可能提高软岩巷道的支护质量，避免以后大量巷道支护返修问题，安全、科学、方便、高效。本实用新型中，锚索1与护板3的配合，使得松软围岩处于三向高围压状态，提高了松软围岩的抗压强度；护板3和工字钢支架7的配合使用，使得支架与支架形成了一个统一的结构体，提高了工字钢支架的稳定性；锚索1、工字钢、护板3三者的配合使用，形成了主被动联合支护，极大地改善了锚索1、工字钢两者单独支护不足的问题；锚索1的参与使得巷道围岩能充分发挥其自承能力；工字钢的参与提高了巷道浅部破碎岩体的稳定性。

以上显示和描述了本实用新型的主要特征、基本原理以及本实用新型的优点。本行业技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。