井下大断面应力集中区的支护系统及支护方法技术方案

本发明专利技术公开了一种井下大断面应力集中区的支护系统及方法，涉及煤矿井巷工程技术领域，该系统包括锚索束支护结构，所述锚索束支护结构包括锚索束、承压大托盘、垫板和锚具；所述锚索束包括多个排列成螺旋锥状的锚索，所述锚索束中的各锚索均伸入巷道顶板的锚索孔内并通过凝固药卷与所述锚索孔的内壁固定连接；所述承压大托盘套在所述锚索束中的各锚索位于所述锚索孔外的部分；所述锚索束中的各锚索上均套有垫板和锚具，所述承压大托盘、垫板和锚具从上到下依次排列。本发明专利技术的优点在于：提高了支护强度，避免了巷道顶板受压变形、错动造成支护系统被剪切破坏，消除了安全隐患。消除了安全隐患。消除了安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
井下大断面应力集中区的支护系统及支护方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井巷工程
，尤其涉及一种井下大断面应力集中区的支护系统及支护方法。

技术介绍

[0002]在煤矿井下采掘作业过程中，常遇到三岔门、切眼、硐室等跨度达9～16m的大断面及巷道过断层、过收作线、过异常带等特殊区域，巷道处于应力集中区，矿压显现明显，为一般掘进巷道矿压显现的3～5倍。巷道开掘后，煤岩体内部应力重新分布，煤岩体的物性状态由弹性向塑性转变，巷道周边围岩产生塑性变形，从周边向岩体深部扩张。
[0003]锚杆支护具有施工速度快、支护效果好、劳动强度低、成本低等优点，被煤矿巷道普遍使用。锚杆端部锚固剂的作用在于黏结锚杆与孔壁围岩，提供锚固力。通过对锚杆支护系统施加预紧力，使锚杆能承受一定的拉力，对围岩施加初始预应力，改善掘进开挖后围岩的受力状态。
[0004]公布号为CN102839984A的专利文献公开了一种井下超大断面支护结构，顶板支护在原有的锚杆支护基础上，每排新增三根锚杆，每两排锚杆之间打注一排单体锚索。采用现有的支护方法，巷道开掘后，锚杆受水平应力和应力集中影响极易发生变形、错动，锚杆易破断、损坏失效，造成巷道变形严重，支护困难，影响安全使用，安全事故频发，巷道损坏后修复工作高危，修复效果不明显，修复率加剧。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何避免井下大断面应力集中区的支护系统损坏，消除安全隐患。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：井下大断面应力集中区的支护系统，包括锚索束支护结构，所述锚索束支护结构包括锚索束、承压大托盘、垫板和锚具；所述锚索束包括多个排列成螺旋锥状的锚索，所述锚索束中的各锚索均伸入巷道顶板的锚索孔内并通过凝固药卷与所述锚索孔的内壁固定连接；所述承压大托盘套在所述锚索束中的各锚索位于所述锚索孔外的部分；所述锚索束中的各锚索上均套有垫板和锚具，所述承压大托盘、垫板和锚具从上到下依次排列。
[0007]本专利技术通过螺旋锥状的锚索束对井下大断面应力集中区的巷道顶板进行支护，锚索束中多个不同长度的锚索固于不同深度的稳定岩层中，通过承压大托盘加固巷道顶板，相对现有的锚杆或锚索支护可提高5～10倍支护强度，避免了巷道顶板受压变形、错动造成支护系统被剪切破坏，消除了安全隐患。
[0008]优选地，所述井下大断面应力集中区的支护系统还包括单锚索支护结构、支护网和支护片；所述单锚索支护结构的锚索伸入巷道顶板的锚索孔内并通过凝固药卷与所述锚索孔的内壁固定连接，所述单锚索支护结构的托盘和锚具均套在其锚索位于所述锚索孔外的部分且从上到下依次排列；所述支护网固定连接在巷道顶板上，多个支护片固定连接在
所述支护网朝向巷道内的一侧，各支护片的长度方向均沿巷道的宽度方向；各支护片沿长度方向均间隔布置有多个单锚索支护结构，所述单锚索支护结构的锚索穿过所述支护片和所述支护网，所述单锚索支护结构的托盘和锚具均位于所述支护片朝向巷道内的一侧。
[0009]优选地，所述锚索束支护结构设有多个，相邻锚索束支护结构的间距为4～8m；所述锚索束支护结构的锚索穿过所述支护网或所述支护片和所述支护网，所述锚索束支护结构的承压大托盘、垫板和锚具均位于所述支护片朝向巷道内的一侧。锚索束支护结构和单锚索支护结构形成的压应力区组合成骨架网状结构，应力扩散范围大、完整性强。
[0010]优选地，所述支护网采用钢筋网，所述支护片采用钢板。
[0011]优选地，所述锚索束中的各锚索均由Φ21.8mm
‑1×
19股预应力钢绞线制成，其抗拉强度大于或等于1860Mpa，延伸率大于或等于7％。
[0012]优选地，所述承压大托盘和所述垫板均由钢板冲压制成。
[0013]优选地，所述锚具包括锁具和锁夹片，所述锁具为中空结构，所述锁夹片安装在所述锁具的内部；所述锚具的效率系数大于或等于0.95，总伸长率大于或等于2.0％，锁夹片静载锚固性能系数大于或等于0.95。
[0014]优选地，所述锚索孔的孔径比所述锚索的直径大8～10mm。
[0015]优选地，所述凝固药卷采用中速凝固树脂药卷。
[0016]井下大断面应力集中区的支护方法，采用所述井下大断面应力集中区的支护系统，包括以下步骤：
[0017]步骤一，通过锚杆钻机在巷道顶板上根据锚索长度施工对应深度的锚索孔，施工完成后向锚索孔内装入凝固药卷；
[0018]步骤二，将锚索伸入锚索孔内，通过搅拌设备带动锚索转动搅拌凝固药卷；
[0019]步骤三，待凝固药卷将锚索锚固后，通过千斤顶油缸向巷道顶板推动锚具，对锚索进行张拉，使锚索的初始预紧力达到设定值或设定值以上。
[0020]本专利技术通过对锚索施加初始预紧力，形成高预应力承载结构，提高了预应力承载结构的稳定性，能够充分、及时地改善和发挥围岩自身的承载能力，使更大范围内的岩体共同承载，具有控制围岩变形和离层的优点，适应深部高应力区支护。
[0021]本专利技术的优点在于：
[0022]1、本专利技术通过螺旋锥状的锚索束对井下大断面应力集中区的巷道顶板进行支护，锚索束中多个不同长度的锚索固于不同深度的稳定岩层中，通过承压大托盘加固巷道顶板，相对现有的锚杆或锚索支护可提高5～10倍支护强度，避免了巷道顶板受压变形、错动造成支护系统被剪切破坏，消除了安全隐患。
[0023]2、锚索束支护结构和单锚索支护结构形成的压应力区组合成骨架网状结构，应力扩散范围大、完整性强。
[0024]3、本专利技术通过对锚索施加初始预紧力，形成高预应力承载结构，提高了预应力承载结构的稳定性，能够充分、及时地改善和发挥围岩自身的承载能力，使更大范围内的岩体共同承载，具有控制围岩变形和离层的优点，适应深部高应力区支护。
附图说明
[0025]图1是本专利技术实施例锚索束支护结构安装在巷道顶板的结构示意图。
[0026]图2是本专利技术实施例托盘的俯视示意图。
[0027]图3是本专利技术实施例井下大断面应力集中区的支护系统在巷道开切口位置的平面布置图。
[0028]图4是本专利技术实施例井下大断面应力集中区的支护系统在切眼扩面段的平面布置图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]如图1至图4所示，本专利技术实施例公开一种井下大断面应力集中区的支护系统，包括锚索束支护结构1、单锚索支护结构2、支护网3、支护片4。
[0031]如图1、图2所示，锚索束支护结构1包括锚索束11、承压大托盘12、垫板13和锚具14；锚索束11包括五个排列成螺旋锥状的锚索，即中间位置的锚索长度最长，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下大断面应力集中区的支护系统，其特征在于：包括锚索束支护结构，所述锚索束支护结构包括锚索束、承压大托盘、垫板和锚具；所述锚索束包括多个排列成螺旋锥状的锚索，所述锚索束中的各锚索均伸入巷道顶板的锚索孔内并通过凝固药卷与所述锚索孔的内壁固定连接；所述承压大托盘套在所述锚索束中的各锚索位于所述锚索孔外的部分；所述锚索束中的各锚索上均套有垫板和锚具，所述承压大托盘、垫板和锚具从上到下依次排列。2.如权利要求1所述的井下大断面应力集中区的支护系统，其特征在于：所述井下大断面应力集中区的支护系统还包括单锚索支护结构、支护网和支护片；所述单锚索支护结构的锚索伸入巷道顶板的锚索孔内并通过凝固药卷与所述锚索孔的内壁固定连接，所述单锚索支护结构的托盘和锚具均套在其锚索位于所述锚索孔外的部分且从上到下依次排列；所述支护网固定连接在巷道顶板上，多个支护片固定连接在所述支护网朝向巷道内的一侧，各支护片的长度方向均沿巷道的宽度方向；各支护片沿长度方向均间隔布置有多个单锚索支护结构，所述单锚索支护结构的锚索穿过所述支护片和所述支护网，所述单锚索支护结构的托盘和锚具均位于所述支护片朝向巷道内的一侧。3.如权利要求2所述的井下大断面应力集中区的支护系统，其特征在于：所述锚索束支护结构设有多个，相邻锚索束支护结构的间距为4～8m；所述锚索束支护结构的锚索穿过所述支护网或所述支护片和所述支护网，所述锚索束支护结构的承压大托盘、垫板和锚具均位于所述支护片朝向巷道内的一侧。4.如权利要求2所述的井下大断面应力集中区的支护系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张五一，高艳忠，李琰庆，张泽心，马洋洋，高磊，刘颖志，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：