本發明專利技術涉及一種煤礦井下支護技術，具體為一種井下超大斷面支護結構。解決在特定生產條件下出現的超大斷面的支護問題，該斷面的支護結構為，（1）頂板支護：在原有的軌道巷的單體錨桿支護基礎上，對支架備口進行補強，再進行開幫起底施工，每排新增3根錨桿，每兩排錨桿之間打注一排單體錨索，在中部采用三排單體液壓支柱進行輔助加強支護，排距1.5米。（2）巷幫支護：采用單體錨桿支護，除肩角、底角錨桿與水平成20度外，其余均于幫部垂直，排距為1.5米，預緊力矩大于300N·M，錨固力大于150KN，間距700mm。本發明專利技術所述超大斷面支護技術方案的有益效果在于：在特定的巷道內為充填模板支架安裝提供了安裝空間，從支護強度上講，是目前煤巷掘進過程中支護強度最大的支護方式；從支護效果上講，安裝過程中未發現頂板下沉等現象，安全系數高，施工簡便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種煤礦井下支護技術，具體為ー種井下超大斷面支護結構。
技術介紹
在煤礦開采中，正常生產的巷道寬度一般不超過4米，采取通用的支護措施即可達到效果。隨著我國煤炭開采的規模越來越大，采掘技術進步使用的設備種類越來越先迸，體積越來越大，巷道的斷面也要求越來越大，眾所周知井下開采中的支護是煤礦日常安全生產的基礎，是所有工作的重中之重。如何在滿足通風、運輸、行人、設備檢修及安裝需要的同時，保證其支護強度，確保施工安全。理論上，斷面越寬，受到地應カ的影響越大，變形就越明顯，垮塌的危險也越高。巷道斷面的増大，給巷道維護帶來了巨大的困難，嚴重影響了煤礦安全高效生產。關于超大斷面支護理論，已經有多篇技術方案，但是大都集中在不超過7米的巷道范圍內。井下復雜的地質條件下，每增加一米的寬度，都會帶來地應カ的巨大變化，為了保證煤礦生產安全，必須對地應カ的變化進行詳細的研究，采取最為安全的支護手段。如圖4所示意，某礦十五號煤154307綜采工作面采用沿空留巷布置，可以實現無煤柱開采，降低巷道掘進率；沿空留巷采用三個充填模板支架，為安裝支架，需開個支架備ロ區7，最后形成長X寬X高=20X10X2. 9米的超大斷面，即圖中x，y，m，n四點所包圍的區域，方能滿足充填模板支架的安裝需求，針對超大斷面如何支護，成為一道擺在全礦技術方面的難題。在現有的文獻資料中，還沒有見到關于10米及以上的寬度巷道支護的研究。
技術實現思路
本專利技術為了解決在特定生產條件下出現的超大斷面的支護問題，提供了ー種井下超大斷面支護結構。本專利技術的技術方案是，ー種井下超大斷面支護結構，其所在位置為工作面切眼、泄水巷、軌道巷的交匯處，軌道巷寬4. 6米，工作面切眼和泄水巷總寬為10米，支架備ロ寬5. 4米，長10米，形成的矩形斷面為20米長X 10米寬X 2. 9米高的超大斷面， 該斷面的支護結構為，(I)頂板支護在原有的軌道巷的単體錨桿支護基礎上，對支架備ロ進行補強，再進行開幫起底施工，每排新增3根錨桿，頂板的錨桿安設角度與頂板垂直，排距為I. 5米，預緊カ矩大于300N M，錨固カ大于150KN ;每兩排錨桿之間打注ー排單體錨索，每排5套，錨索間距2米，排距I. 5米，錨索外露長度不大于300 mm,預緊カ達100KN以上。在中部采用三排單體液壓支柱進行輔助加強支護，排距I. 5米； (2)巷幫支護采用單體巷幫錨桿支護，除肩角、底角錨桿與水平成20度外，其余均于幫部垂直，排距為I. 5米，預緊カ矩大于300N M，錨固カ大于150KN，間距700mm。本專利技術所述超大斷面支護技術方案的有益效果在于在特定的巷道內為充填模板支架安裝提供了安裝空間，從支護強度上講，是目前煤巷掘進過程中支護強度最大的支護方式；從支護效果上講，安裝過程中未發現頂板下沉等現象，真正實現掘后零下沉；從安裝效果上講，安裝過程操作簡單方便；從安全生產上講，安裝過程安全無事故；從支護斷面上講，第一次實現20X 10X2. 9米斷面支護，為日后更大斷面的有效支護提供了寶貴的參考；從技術含量上講，此套支護理論設計合理，支護強度大，安全系數高，施工簡便；為我礦154307綜采工作面的順利回采打開了一個新的局面。開采前，巖層處于原始應カ狀態，除重力應カ外，還存在構造應力、溫度應カ及膨脹應カ等，處于相對穩定狀態。采動后，原始穩定的應カ狀態遭到破壞，各部分應カ將重新分布，其中頂板及各巖層將因失去支撐而在自重的作用 下，彎曲下沉，結果在其底部出現拉應力，當拉應カ超過限度，頂板即遭到破壞。由干支架備ロ處掘出后，沒有煤體的支撐，頂板巖層失去支撐，直接頂在自重及支護體產生的切頂阻力作用下，沿煤體邊緣破斷，破斷直接頂呈倒臺階的懸臂梁狀態。巷內支護只需保持直接頂的完整和與老頂的緊貼，不能改變頂板巖層過渡期活動時頂板下沉量的大小、巷內支架和巷旁支護也不能約束頂板巖層后期活動而引起的平移下沉，支護阻カ的大小對后期活動頂板的平移下沉沒有影響。也就是說，平移下沉有“給定變形”特點，此時支護載荷完全取決于支護有效剛度的大小。有效剛度越大，載荷也越大，這個規律稱為“硬支多載”規律。平移下沉的另ー個重要特征是一般不破壞前期形成的平衡結構的穩定性，而且能使巖層沿平衡結構的內界面向巷道空間“收縮”，也就是說，巖層自身平衡結構的范圍加大了。如果頂板巖層比較完整時，巖層結構的內臨界面能夠“收縮”到巷道輪廓面上，此時，巷道支護對巷道圍巖結構的穩定性影響不大。由于該15#區域煤頂板為K2石灰巖，而其厚度達9. 01米，因而采取加大支護強度，先將頂部巖層聯結為一整體，再采用適當的加強支護，以防止其頂板下沉即可滿足安裝充填支架的要求。附圖說明圖I為巷道布置結構示意圖 圖2為圖I的A-A剖面圖 圖3為圖2的俯視圖 圖4為巷幫支護結構示意圖圖中1-泄水巷、2-工作面切眼、3-放頂鉆場、4-回風聯絡巷、5-絞車硐、6-軌道巷、7-支架備 ロ、8，9，10，11，12，13-錨桿，14，15，16，17，18-錨索、19，20，21-單體柱、22，23，24-巷幫錨桿。具體實施例方式ー種井下超大斷面支護結構，如圖4所示意，其所在位置為工作面切眼2、泄水巷I、軌道巷6的交匯處，軌道巷6寬4. 6米，工作面切眼2和泄水巷I總寬為10米，支架備ロ7寬5. 4米，長10米，形成的矩形斷面為20米長X 10米寬X2. 9米高的超大斷面，如圖4中所述的區域(x、y、m、n)，該斷面的支護結構為，(I)頂板支護在原有的軌道巷6単體錨桿8、9、10支護基礎上，對支架備ロ 7進行補強，再進行開幫起底施工，每排新增3根錨桿11、12、13，錨桿米用22-M24-2000 mm聞強度螺紋鋼錨桿，錨固方式為樹脂加長錨固，米用兩支錨固劑，一支規則為K2335，另ー支規格為Z2360，鉆孔直徑28 mm,錨固長度1208 mm,托盤采用配套的高強度拱形托盤，頂板錨桿安設角度與頂板垂直，排距為I. 5米，預緊カ矩大于300N M，錨固カ大于150KN ;每兩排錨桿之間打注ー排單體錨索，即在錨桿8、9、10、11、12、13相鄰錨桿之間打錨索14、15、16、17、18，每排5套，錨索間距2米，排距I. 5米，錨索索體為高強度低松馳鋼絞線，長度6. 3米，直徑17. 8 mm，頭部設有樹脂錨固劑攪拌頭，尾部配有高強度錨具，有效支護長度6米，錨固方式為端錨，采用三支錨固劑，一支規則為K2335，另兩支規格為Z2360，鉆孔直徑28 mm，錨固長度1485 mm，錨索外露長度不大于300 mm，預緊カ達100KN以上。在中部采用三排單體液壓支柱19、20、21進行輔助加強支護，排距I. 5米； (2)巷幫支護如圖3所示意，采用單體錨桿支護，巷幫錨桿22、23、24采用C 22-M24-2000 mm高強度螺紋鋼錨桿，錨固方式為樹脂加長錨固，采用兩支錨固劑，一支規則為K2335，另ー支規格為Z2360，鉆孔直徑28 mm，錨固長度1208 mm，托盤采用配套的高強度拱形托盤，除肩角、底角錨桿與水平成20度外，其余均于幫部垂直，排距b為I. 5米，預緊カ矩大于300N M，錨固カ大于150KN,間距a為700mm。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種井下超大斷面支護結構，其所在位置為工作面切眼（2）、泄水巷（1）、軌道巷（6）的交匯處，軌道巷（6）寬4.6米，工作面切眼（2）和泄水巷（1）總寬為10米，支架備口（7）寬5.4米，長10米，形成的矩形斷面為20米長×10米寬×2.9米高的超大斷面，其特征在于：該斷面的支護結構為，（1）頂板支護：在原有的軌道巷（6）單體錨桿（8、9、10）支護基礎上，對支架備口（7）進行補強，再進行開幫起底施工，每排新增3根錨桿（11、12、13），頂板錨桿安設角度與頂板垂直，每兩排錨桿之間打注一排單體錨索，即在錨桿（8、9、10、11、12、13）相鄰錨桿之間打錨索（14、15、16、17、18），每排5套，錨索間距2米，排距1.5米，在中部采用三排單體液壓支柱(19、20、21)進行輔助加強支護，排距1.5米；（2）巷幫支護：采用單體錨桿支護，巷幫錨桿(22、23、24)托盤采用配套的拱形托盤，除肩角、底角錨桿與水平成20度外，其余均于幫部垂直，排距b為1.5米，預緊力矩大于300N·M，錨固力大于150KN，間距a為700mm。
【技術特征摘要】
1.ー種井下超大斷面支護結構，其所在位置為工作面切眼(2)、泄水巷(I)、軌道巷(6)的交匯處，軌道巷(6)寬4. 6米，工作面切眼(2)和泄水巷(I)總寬為10米，支架備ロ(7)寬5. 4米，長10米，形成的矩形斷面為20米長X 10米寬X 2. 9米高的超大斷面，其特征在干該斷面的支護結構為，(I)頂板支護在原有的軌道巷(6)単體錨桿(8、9、10)支護基礎上，對支架備ロ(7)進行補強，再進行開幫起底施工，每排新增3根錨桿(11、12、13)，頂板錨桿安設角度與頂板垂直，姆兩排錨桿之間打注一排單體錨索，即在錨桿(8、9、10、11、12、13)相鄰錨桿之間打錨索(14、15、16、17、18)，每排5套，錨索間距2米，排距I. 5米，在中部采用三排單體液壓支柱(19、20、21)進行輔助加強支護，排距I. 5米； (2)巷幫支護采用單體錨桿支護，巷幫錨桿(22、23、24)托盤采用配套的拱形托盤，除肩角、底角錨桿與水平成20度外，其余均于幫部垂直，排距b為I. 5米，預緊カ矩大于300...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉西西，王永志，宋強軍，吉路波，陳路，李永澮，趙學斌，張廣云，陳江華，牛海軍，
申請(專利權)人：山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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