煤矿采空区下近距离煤巷支护结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤矿采空区下近距离煤巷支护结构，煤巷的顶板和两帮采用锚杆类支护结构，所述锚杆采用高强高预紧力锚杆，通过高强高预紧力锚杆将巷道顶煤以及顶板岩层加固成一个完整的组合梁；在煤巷每个支护断面的顶板上还布置有横向的托梁和两根以上的锚索，通过锚索将托梁拉紧，从而将由高强高预紧力锚杆加固而成的组合梁悬吊住。本实用新型锚杆支护可以有效地阻止顶板岩层松散冒落，可将己受到上部煤层开采影响、完整性受到一定破坏程度的上部煤层或为煤层开采后垮落的应力降低区岩层加固成一个完整的组合梁，再通过锚索槽钢梁的悬吊作用，使下部煤层开采过程中顶板结构变化较小，避免出现较大的矿山压力，保证下部煤层巷道的完整性。
【专利说明】
煤矿采空区下近距离煤巷支护结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及采矿技术领域，尤其是井下采空区支护结构。。
【背景技术】
[0002]由于煤层赋存条件的差异，不同煤田的可采煤层层数可从一层到数十层，层间距离大小也差异较大，一般层间距离小于6米的称为近距离煤层，煤层层间距的不同，相互间的开采影响程度差别很大。当煤层的层间距较大时，上部煤层开采后对下部煤层的开采影响程度很小，其下部煤层的开采方法和矿山压力显现规律一般不受上部煤层的开采影响。但随着煤层间距的减小，上下煤层间开采的相互影响程度会逐渐增大，特别是当煤层间距很近时，下部煤层开采前其顶板己受到上部煤层开采损伤影响而完整性受到一定程度的破坏，此时的上部煤层或为煤层开采后垮落的岩石(应力降低区)或为残留的区段煤柱(应力集中区)，会导致下部煤层开采过程中顶板结构和应力环境发生重大变化，从而使下部煤层开采过程中与以往单一煤层开采情况相比出现了较为复杂的矿山压力及矿山压力显现特征。对于近距离下部煤层的巷道布置系统和巷道支护方式的选择带来一定困难。
[0003]而现有单一煤层或大间距煤层开采的顶板岩层控制理论和经验，不能很好地解释近距离煤层条件下的矿压现象原理及控制机理。目前，我国煤巷支护大部分采用锚杆或锚网或锚带支护技术，但上述锚杆类支护结构、支护参数等均取决于地质采矿条件。由于近采空区下煤巷顶板状态具有特殊性，在极近距离煤层开采的过程中，下部煤层煤巷的现有支护方法很难保证巷道的完整性，大多都受到不同程度的破坏，影响正常生产。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对煤矿采空区下近距离煤巷的顶板结构、应力环境和矿山压力显现特征，设计一种新的支护结构。
[0005]—种煤矿采空区下近距离煤巷支护结构，煤巷的顶板和两帮采用锚杆类支护结构，其特征在于，所述锚杆类支护结构的锚杆采用高强高预紧力锚杆，通过高强高预紧力锚杆将巷道顶煤以及顶板岩层加固成一个完整的组合梁;在煤巷每个支护断面的顶板上还布置有横向的托梁和两根以上的锚索，通过锚索将托梁拉紧，从而将由高强高预紧力锚杆加固而成的组合梁悬吊住.
[0006]上述的高强高预紧力锚杆安装在顶板时，采用直径20mm矿用高强螺纹钢，锚杆长度至少大于底板损伤深度h。加两块树脂锚固剂的长度，且不低于2400mm，要求其屈服强度>500MPa，抗拉强度>650MPa，锚杆施加预紧力60KN以上;上述的高强高预紧力锚杆安装在两帮时，采用直径180mm的矿用高强螺纹钢，锚杆长度大于2000mm，要求其屈服强度>500MPa，抗拉强度>650MPa，锚杆施加预紧力40KN以上；要求锚杆间距和排距均为800-1000mm;上述的锚索采用矿用笼型锚索，锚索直径17-18mm，锚索安装深度应靠近上部煤层采空区的底部，且至少为4500mm，最大破断力>353KN;上述的托梁采用11#槽钢，长度2200mm;要求托梁每隔两排锚杆布置一根。
[0007]按照传统的锚杆安装方法，孔底采用两块防水型树脂锚固剂，锚杆孔口采用300X300 X 12_高强弧形托盘;安装锚索时孔底采用四块防水型树脂锚固剂，托梁上的锚索托盘采用100 X 100 X 1mm的平托盘。
[0008]这种高强预紧力锚杆+锚索槽钢梁支护结构的积极效果是，由于上部采空区的存在，采用长锚索悬吊方式在此特殊地质条件下是不可能实现的，因此，采用高预紧力锚杆可有效地提高围岩的残余强度，充分发挥围岩自身的承载能力，锚杆与其锚固范围内的锚固体构成一种锚固支护体，在锚杆的约束与抗剪作用下，使塑性破坏后易于松动的煤岩体形成具有一定承载能力并可适应围岩变形的锚杆平衡拱，从而提高顶板的整体性，防止顶板松散冒落。从巷道纵向看，锚杆支护形成的锚固平衡拱是掘进工作面空顶区上方顶板自稳的基础。因此，采用高预紧力高强锚杆支护可以有效地阻止顶板岩层松散冒落，可将己受到上部煤层开采影响、完整性受到一定破坏程度的上部煤层或为煤层开采后垮落的应力降低区岩层加固成一个完整的组合梁，再通过锚索槽钢梁的悬吊作用，使下部煤层开采过程中顶板结构变化较小，避免出现较大的矿山压力，保证下部煤层巷道的完整性。
【附图说明】
[0009]图1是实施例的支护结构断面图；
[0010]图2是实施例的顶板支护结构平面图。
[0011]图例说明，1-两帮锚杆，2-帮部钢带，3-托梁，4-顶部锚杆，5-锚索，6-顶部钢带，7-高强弧形托盘。
【具体实施方式】
[0012]如图1、图2所示，一种煤矿采空区下近距离煤巷支护结构，煤巷的顶板和两帮采用锚杆类支护结构;其中，所述锚杆类支护结构的锚杆采用高强高预紧力锚杆，包括两帮锚杆I和顶部锚杆4，通过高强高预紧力的顶部锚杆4将巷道顶煤以及顶板岩层加固成一个完整的组合梁;在煤巷每个支护断面的顶板上还布置有横向的托梁3和两根以上的锚索5，通过锚索5将托梁3拉紧，从而将顶部锚杆4加固而成的组合梁悬吊住;上述的顶部锚杆4安装时，采用直径20mm、长度2400mm的矿用高强螺纹钢，要求其屈服强度>15.7t，抗拉强度>19.7t，锚杆施加预紧力6t以上;上述的两帮锚杆I安装时，采用直径180mm、长度2200mm的矿用高强螺纹钢，要求其屈服强度>12.7t，抗拉强度>18t，锚杆施加预紧力4t以上；要求锚杆间距值a和排距值b均为800-1000mm;上述的锚索5采用矿用笼型锚索，锚索直径17-18mm、长度大于4500mm，最大破断力> 36t;上述的托梁3采用11#槽钢，长度2200mm;要求托梁每隔两排销杆4布置一根。
[0013]按照传统的锚杆安装方法，孔底采用两块防水型树脂锚固剂，锚杆孔口采用300X300X12mm高强弧形托盘7;安装锚索时孔底采用四块防水型树脂锚固剂，托梁3上的锚索托盘采用100 X 100 X 1mm的平托盘。
[0014]图中还显示实施例的锚杆类支护采用的是锚带支护，两帮设有帮部钢带2，顶部设有顶部钢带6。
【主权项】
1.一种煤矿采空区下近距离煤巷支护结构，煤巷的顶板和两帮采用锚杆类支护结构，其特征在于，所述锚杆类支护结构的锚杆采用高强高预紧力锚杆，通过高强高预紧力锚杆将巷道顶煤以及顶板岩层加固成一个完整的组合梁;在煤巷每个支护断面的顶板上还布置有横向的托梁和两根以上的锚索，通过锚索将托梁拉紧，从而将由高强高预紧力锚杆加固而成的组合梁悬吊住。2.如权利要求1所述的煤矿采空区下近距离煤巷支护结构，其特征在于， 所述的高强高预紧力锚杆安装在顶板时，采用直径20mm矿用高强螺纹钢，锚杆长度至少大于底板损伤深度h。加两块树脂锚固剂的长度，且不低于2400mm，要求其屈服强度>500MPa，抗拉强度> 650MPa，锚杆施加预紧力60KN以上； 所述的高强高预紧力锚杆安装在两帮时，采用直径180mm的矿用高强螺纹钢，锚杆长度大于2000mm，要求其屈服强度> 500MPa，抗拉强度> 650MPa，锚杆施加预紧力40KN以上；要求销杆间距和排距均为800-1000mm; 所述的锚索采用矿用笼型锚索，锚索直径17_18mm，锚索安装深度应靠近上部煤层采空区的底部，且至少为4500mm，最大破断力>353KN; 所述的托梁采用11#槽钢，长度2200mm;要求托梁每隔两排锚杆布置一根。
【文档编号】E21D20/00GK205422761SQ201620213959
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】张小康, 王海平, 白建民, 郑斌斌, 连传杰, 马长青
【申请人】霍州煤电集团有限责任公司