深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构及施工方法技术

本发明专利技术提出一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构及施工方法，深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构包括巷道顶板支护结构、沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构，巷道顶板支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力锚杆、锚索钢梁组合体，沿空帮支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力让压锚杆、注浆锚索钢梁组合体，实体煤帮支护结构包括钢筋网、钢筋梁与钢带托盘组件、高强预应力让压锚杆、锚索钢梁组合体。本发明专利技术的有益效果：巷道顶板支护结构、沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构共同组成非均称支护结构，可有效控制深部不稳定覆岩下沿空掘巷巷道围岩变形破坏。

Non symmetrical support structure of roadway along goaf and its construction method under deep unstable overburden

The invention provides a deep overburden under unstable along goaf of unbalanced support structure and construction method of deep overburden under unstable along goaf unbalanced support structure includes a roof supporting structure, the space to help the supporting structure and the entity coal side support structure. Roof supporting structure comprises a steel mesh, W steel, high strength steel, prestressed anchor cable assembly, along the empty side support structure comprises a steel mesh, W steel, high-strength pre-stressed anchor and grouting anchor beam combination, solid coal side support structure comprises a steel mesh, steel beam and steel tray assembly, high strength pre-stressed bolt and anchor beam combination. The invention has the advantages that the roof supporting structure, the space to help the supporting structure and the solid coal side support composed of unbalanced support structure supporting structure, can effectively control the instability of deep overburden Under Goaf surrounding rock roadway deformation.

【技术实现步骤摘要】
深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构及施工方法
本专利技术涉及煤矿深部开采沿空掘巷巷道支护
，特别是涉及一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构及施工方法。
技术介绍
随着煤炭开采技术的发展以及对煤炭资源采出率的重视，现在大部分矿井回采巷道的布置多采用沿相邻工作面采空区边缘留设窄煤柱的沿空掘巷，巷道一侧是沿空帮窄煤柱，一侧是实体煤，围岩结构具有非对称特征。随着开采强度提高，常常面临相邻工作面开采结束后上覆岩层活动尚未终止，就需要留设窄煤柱沿空掘进本工作面顺槽的问题，这类沿空掘巷掘进期间要受相邻工作面上覆岩层侧向运动的影响，巷道围岩变形破坏严重，且随着开采深度增加，窄煤柱应力集中加剧，沿空掘巷巷道两帮变形破坏的非均衡现象凸显。现有沿空掘巷的支护方式多数仍采用等强均称支护，不能适应沿空掘巷围岩结构的非对称特征及动压影响下的窄煤柱受力特点，巷道围岩变形破坏严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，解决现有沿空掘巷巷道围岩变形的控制问题。本专利技术提供一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，包括巷道顶板支护结构和巷道两帮非均称支护结构；巷道顶板支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道顶板，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力锚杆的锚固端连接于巷道顶板中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道顶板上部相对较稳定岩层中并且锚索的锚固端向巷道实体煤帮侧偏向；巷道两帮非均称支护结构能够实现有控让压，巷道两帮非均称支护结构包括沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构；沿空帮支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的注浆锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道沿空帮，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道沿空帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，注浆锚索穿过锚索孔、钢筋网，注浆锚索的锚固端连接于巷道沿空帮中；实体煤帮支护结构包括钢筋网、钢筋梁与钢带托盘组件、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道实体煤帮，钢筋梁与钢带托盘组件布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过钢筋梁与钢带托盘组件、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道实体煤帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道实体煤帮中。进一步的，还包括帮角锚杆，帮角锚杆的锚固端布置于巷道顶板和巷道底板中。进一步的，巷道顶板支护结构中，多根高强预应力锚杆形成一排高强预应力锚杆，每隔一排高强预应力锚杆布置一根锚索。进一步的，锚索交替靠近巷道的中部及巷道沿空帮侧，锚索钢梁组合体沿巷道延伸的方向布置。进一步的，沿空帮支护结构中，多根高强预应力让压锚杆形成一排高强预应力让压锚杆，每隔两排高强预应力让压锚杆布置注浆锚索钢梁组合体；实体煤帮支护结构中，多根高强预应力让压锚杆形成一排高强预应力让压锚杆，每隔两排高强预应力让压锚杆布置锚索钢梁组合体。进一步的，沿空帮支护结构中，注浆锚索钢梁组合体竖向布置于巷道沿空帮的中上部；实体煤帮支护结构中，锚索钢梁组合体竖向布置于巷道实体煤帮的上部。进一步的，沿空帮支护结构中，注浆锚索的长度为煤柱宽度的3/5。进一步的，实体煤帮支护结构中，锚索锚固端要位于相邻工作面侧向支承压力峰值附近或峰值外侧。进一步的，巷道顶板支护结构和实体煤帮支护结构中，锚索为鸟巢锚索。本专利技术还提供一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构施工方法，通过以下步骤实现上述的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构：步骤一、巷道顶板上施工锚杆孔，布置钢筋网、W钢带，安装高强预应力锚杆；步骤二、巷道沿空帮上施工锚杆孔，布置钢筋网、W钢带，安装高强预应力让压锚杆；步骤三、巷道实体煤帮上施工锚杆孔，布置钢筋网、钢筋梁与钢带托盘组件，安装高强预应力让压锚杆；步骤四、巷道顶板上施工锚索孔并安装钢梁和锚索，巷道沿空帮上施工锚索孔并安装钢梁和注浆锚索，巷道实体煤帮上施工锚索孔并安装钢梁和锚索，对注浆锚索进行注浆加固。与现有技术相比，本专利技术的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构及施工方法具有以下特点和优点：1、本专利技术的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，巷道顶板支护结构、沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构共同组成非均称支护结构，可有效控制深部不稳定覆岩下沿空掘巷巷道围岩变形破坏；2、本专利技术的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，巷道顶板支护结构中，锚索钢梁组合体靠近巷道中部与沿空侧顺巷道延伸方向布置，锚索锚固端偏向实体煤侧，可有效发挥沿空掘巷巷道上部稳定围岩的作用，减小巷道顶板下沉，改善护巷窄煤柱的受力状况；3、本专利技术的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，沿空帮支护结构中，针对沿空帮护巷窄煤柱布置高强预应力让压锚杆、注浆锚索钢梁组合体进行支护，既提高了沿空帮的支护强度，又实现了有控让压，有效地改善了深部沿空掘巷巷道围岩变形破坏的非均衡现象；4、本专利技术的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构施工方法，可安全、高效地实现深部不稳定覆岩下沿空掘巷的非均称支护。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的特点和优点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例中深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构断面图；图2为本专利技术实施例中巷道顶板支护结构示意图；图3为本专利技术实施例中沿空帮支护结构示意图；图4为本专利技术实施例中实体煤帮支护结构示意图；其中，1、钢筋网，21、W钢带，22、钢筋梁与钢带托盘组件，31、高强预应力锚杆，32、高强预应力让压锚杆，33、帮角锚杆，4、钢梁，51、锚索，52、注浆锚索，61、巷道顶板,62、较稳定岩层，63、巷道沿空帮，631、窄煤柱，64、巷道实体煤帮，65、巷道底板，66、采空区。具体实施方式如图1至图4所示，“深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构”中，“深部”为开采深度超过800m的工作面或工程岩体出现非线性力学现象的深度及其以下的深度区间；“不稳定覆岩”是指相邻工作面开采后其基本顶侧向岩层运动尚未终止，开采引起的侧向应力重分布尚未稳定；“沿空掘巷”时巷道沿空帮63的窄煤柱631宽度为5m～6m，窄煤柱631的外侧为采空区66；“非均称支护”是指针对沿空掘巷围岩结构特征及变形破坏特点，对巷道顶板61、巷道沿空帮63和巷道实体煤帮64采用不同的支护强度、支护结构；巷道沿空帮63和巷道实体煤帮64支护应考虑巷道沿空帮63的窄煤柱631与巷道实体煤帮64由应力集中以及矿山压力影响引起的整体外鼓、滑移，巷道沿空帮63和巷道实体煤帮64支护既要有一定的强度，又要有一定的让压功能，实现有控让压。本实施例提供一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，包括巷道顶板支护结构和巷道两帮非均称支护结构，巷道两帮非均称支护结构能够实现有控让压，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，其特征在于：包括巷道顶板支护结构和巷道两帮非均称支护结构；巷道顶板支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道顶板，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力锚杆的锚固端连接于巷道顶板中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道顶板上部相对较稳定岩层中并且锚索的锚固端向巷道实体煤帮侧偏向；巷道两帮非均称支护结构能够实现有控让压，巷道两帮非均称支护结构包括沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构；沿空帮支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的注浆锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道沿空帮，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道沿空帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，注浆锚索穿过锚索孔、钢筋网，注浆锚索的锚固端连接于巷道沿空帮中；实体煤帮支护结构包括钢筋网、钢筋梁与钢带托盘组件、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道实体煤帮，钢筋梁与钢带托盘组件布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过钢筋梁与钢带托盘组件、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道实体煤帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道实体煤帮中。...

【技术特征摘要】
1.一种深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，其特征在于：包括巷道顶板支护结构和巷道两帮非均称支护结构；巷道顶板支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道顶板，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力锚杆的锚固端连接于巷道顶板中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道顶板上部相对较稳定岩层中并且锚索的锚固端向巷道实体煤帮侧偏向；巷道两帮非均称支护结构能够实现有控让压，巷道两帮非均称支护结构包括沿空帮支护结构和实体煤帮支护结构；沿空帮支护结构包括钢筋网、W钢带、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的注浆锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道沿空帮，W钢带布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过W钢带、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道沿空帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，注浆锚索穿过锚索孔、钢筋网，注浆锚索的锚固端连接于巷道沿空帮中；实体煤帮支护结构包括钢筋网、钢筋梁与钢带托盘组件、高强预应力让压锚杆、由锚索和钢梁组成的锚索钢梁组合体，钢筋网紧贴巷道实体煤帮，钢筋梁与钢带托盘组件布置于钢筋网的外侧，多根高强预应力让压锚杆垂直穿过钢筋梁与钢带托盘组件、钢筋网，高强预应力让压锚杆的锚固端连接于巷道实体煤帮中，钢梁的两端开设有锚索孔，锚索穿过锚索孔、钢筋网，锚索的锚固端连接于巷道实体煤帮中。2.根据权利要求1所述的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，其特征在于：还包括帮角锚杆，帮角锚杆的锚固端布置于巷道顶板和巷道底板中。3.根据权利要求1所述的深部不稳定覆岩下沿空掘巷非均称支护结构，其特征在于：巷道顶板支护结构中，多根高强预应力锚杆形成一排高强预应力锚杆，每隔一排高强预应力锚杆布置一根锚索。4.根据权利要求3所述的深部不稳定覆岩下沿空掘...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊克恭，向喜伟，吕卫新，靳春强，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37