一种双巷共用连接式对穿锚索及沿空掘巷煤柱双向加固方法

本发明涉及煤柱锚固，尤其涉及一种双巷共用连接式对穿锚索及沿空掘巷煤柱双向加固方法。

背景技术：

1、随着煤矿进入深部开采，原岩应力升高，护巷煤柱留设宽度越来越大，造成大量的煤炭资源浪费，有关学者从巷道围岩所处的应力环境及节约煤炭资源的角度出发，开展了包括沿空留巷和沿空掘巷的无煤柱护巷开采技术。沿空掘巷技术由于可有效避开了上区段回采对煤柱的应力扰动，并且巷道维护相对简单，维护成本低而应用广泛。

2、然而，由于沿空掘巷依靠窄煤柱支撑巷道顶板，所以需要对窄煤柱进行加固支护。常用的加固方法有对穿锚索加固方法，但该技术必须是沿空掘巷煤柱两侧同时施工，考虑到沿空掘巷较多情况下无法进行双巷同时掘进施工，上区段回采后进行下区段巷道掘进施工，煤柱上区段采空区侧封闭，只能在下区段巷道一侧施工，因此无法完成对穿。

3、另外，现有的沿空掘巷煤柱加固施工过程中，由于上区段巷道锚杆、锚索支护打孔施工中对沿空掘巷煤柱造成一定损伤，下区段巷道掘进支护施工时，加剧对沿空掘巷煤柱的破坏，不利于沿空掘巷煤柱稳定。

4、为了解决上述问题，公开号为cn114635730a的中国发明专利公开了一种沿空掘巷煤柱单边操作对穿锚索，它是将锚索一端设置为伞状铰接结构，安装时，向上区段采空区侧推动锚索到达采空区侧后向沿空巷道拉动锚索使伞状铰接结构可紧压在煤柱表面。但该发明将锚索一端设置为伞状铰接结构，锚索强度、锚固力无法得到保障，且通过压紧伞状铰接结构无法在上区段采空区侧施加有效预紧力，无法真正意义上实现沿空掘巷煤柱的双向加固。

5、对于在沿空巷道一侧施工对穿锚索进行固定的方式，公开号为cn106884655a的中国发明专利公开了一种将锚索设置为一端为扩胀囊袋的胀锁式对穿锚索，通过向置于上区段采空区侧的扩胀囊袋注浆实现沿空掘巷煤柱的双向加固。然而，该设计施工工艺复杂繁琐，需要进行注浆施工，施工效率低，且胀锁式锚索直径较大，钻孔施工不利于沿空掘巷煤柱稳定，注浆的扩胀囊袋同样无法使锚索强度、锚固力得到保障。

6、现有技术中还有一种对穿锚索加固方法需要在上区段巷道预埋入锚索，公开号为cn105626111a的中国发明专利公开了一种煤柱双向加固用伸缩型对穿锚索，等进入下区段巷道掘进时接长锚索或拉出预埋可缩段锚索实现对穿，但护巷煤柱存在宽度预留不准确，宽度误差较大将导致对穿施工无法进行，同时预埋锚索施工会加剧对沿空掘巷煤柱的破坏，不利于沿空掘巷煤柱稳定。

技术实现思路

1、针对上述中现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双巷共用连接式对穿锚索及沿空掘巷煤柱双向加固方法，以解决上区段回采后进行下区段巷道掘进施工时，由于煤柱上区段采空区封闭，只能在下区段巷道一侧施工，无法实现对穿锚索固定支护的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

3、一种双巷共用连接式对穿锚索，包括主锚索段、次锚索段、对穿锚索段、第一锁紧组件、第二锁紧组件和连接套筒；

4、次锚索段的一端通过连接套筒与主锚索段的内端连接，在上区段巷道掘进后的预设的煤柱处设置有钻孔，次锚索段的整体和主锚索段的内端均设置于钻孔的内部，主锚索段的外端位于上区段巷道，主锚索段的外端通过第一锁紧组件压紧固定在煤柱表面；

5、在下区段巷道掘进后，将次锚索段取出，对穿锚索段的内端通过连接套筒连接主锚索段的内端，对穿锚索段的外端位于下区段巷道，对穿锚索段的外端通过第二锁紧组件压紧固定在煤柱表面。

6、优选的，第一锁紧组件包括第一锁具和第一托盘；

7、第一锁具设置于主锚索段的外端，第一托盘设置于第一锁具和煤柱表面之间，主锚索段的外端通过第一锁具将第一托盘压紧贴合在煤柱的表面。

8、优选的，第二锁紧组件包括第二锁具和第二托盘；

9、第二锁具设置于对穿锚索段的外端，第二托盘设置于第二锁具和煤柱表面之间，对穿锚索段的外端通过第二锁具将第二托盘压紧贴合在煤柱的表面。

10、优选的，对穿锚索段的内端位置用于设置锚固剂，对穿锚索段的内端通过锚固剂与连接套筒、钻孔的内壁锚固，连接套筒通过锚固剂与钻孔的内壁锚固。

11、优选的，次锚索段的另一端位置用于设置锚固剂，次锚索段的另一端通过锚固剂与钻孔的内壁锚固。

12、优选的，主锚索段的长度小于预设的煤柱宽度。

13、优选的，主锚索段和次锚索段两者组合的长度大于预设的煤柱长度，次锚索段的一端位于预设的煤柱宽度的范围内，次锚索段的另一端超出预设的煤柱宽度的范围。

14、一种沿空掘巷煤柱双向加固方法，应用于上述的双巷共用连接式对穿锚索，该方法步骤如下：

15、步骤1、根据煤层地质条件确定沿空掘巷预设的煤柱尺寸，并根据沿空掘巷预设的煤柱尺寸确定主锚索段、次锚索段和对穿锚索段的长度，并进行上区段巷道的掘进；

16、步骤2、在上区段巷道完成掘进工作后，在上区段预设的煤柱表面进行钻孔打设，次锚索段的一端通过连接套筒连接主锚索段的内端，将锚固剂放入钻孔内，次锚索段的另一端由上区段巷道插入煤柱的钻孔内，使次锚索段的整体和主锚索段的内端设置于煤柱的钻孔内，旋转搅碎锚固剂，将次锚索段的另一端通过锚固剂与钻孔的内壁锚固。

17、步骤3、在完成次锚索段的固定后，将位于上区段巷道的主锚索段的外端，通过第一锁具将第一托盘压紧贴合在煤柱的表面，完成上区段沿空巷道巷帮锚索的安装；

18、步骤4、在上区段回采结束后，进行下区段巷道掘进，根据步骤1确定的沿空掘巷预设的煤柱尺寸，将位于上区段的次锚索段的另一端和煤体一同切除至预设的煤柱的宽度；

19、步骤5、在完成下区段巷道掘进后，取出位于煤柱钻孔内的次锚索段，将锚固剂放入钻孔内，将对穿锚索段的内端通过连接套筒与位于上区段的主锚索段连接，旋转搅碎锚固剂，对穿锚索段的内端通过锚固剂与连接套筒、钻孔的内壁锚固，连接套筒通过锚固剂与钻孔的内壁锚固；

20、步骤6、在完成对穿锚索段的固定后，将位于下区段巷道的对穿锚索段的外端，通过第二锁具将第二托盘压紧在煤柱表面，完成下区段巷道巷帮锚索的安装；

21、通过上区段的主锚索段的第一锁紧组件和下区段的对穿锚索段的第二锁紧组件将主锚索段和对穿锚索段组合成的整体在钻孔内部完全张紧，实现对煤柱的对穿双向加固。

22、本发明与现有技术相比，具有以下有益技术效果：

23、相对于沿空掘巷煤柱两侧同时施工，传统的沿空掘巷无法进行双巷同时掘进施工，上区段回采后进行下区段巷道掘进施工，煤柱上区段采空区侧封闭，只能在下区段巷道一侧施工，因此无法完成对穿。本发明相对于现有的沿空掘巷煤柱加固技术而言，解决了煤柱双向加固时采空区封闭的困扰，突破了传统沿空掘巷技术无法实现双向加固的难题。

24、当上区段巷道掘进完成后，通过在上区段巷道的预设的煤柱处钻孔中设置次锚索段和主锚索段，可实现上区段巷道的支护。其中，次锚索段全部位于煤柱内，主锚索段的内端位于煤柱内，主锚索段的外端位于上区段巷道，次锚索段的末端通过锚固剂与钻孔锚固，以实现上区段沿空巷道巷帮锚索的安装并实现上区段煤柱的加固。当进行下区段巷道掘进时，把次锚索段的另一端和预设煤柱外的煤体一同切除，取出未锚固的次锚索段，在下区段巷道处，安装对穿锚索段并进行锚固，对穿锚索段的末端与主锚索段连接组合成的整体在钻孔内完全张紧，实现下区段沿空掘巷煤柱对穿双向加固。

25、双巷共用连接式对穿锚索也解决了煤柱双侧多次打孔施工造成预留煤柱不稳定的困扰。本发明中，沿空掘巷煤柱双向加固后对顶板的承载力大幅度提高，大大增强了沿空掘巷煤柱承载力和稳定性，沿空掘巷更容易实现，具有广泛的实用价值。