本發明涉(she)及煤礦巷道支護(hu)(hu)，具體(ti)涉(she)及一種極松軟煤層(ceng)回(hui)采巷道兩幫(bang)主動支護(hu)(hu)方法。

背景技術：

1、極(ji)松軟煤層是(shi)我國煤礦(kuang)開采過程中常見的(de)(de)地(di)質構造，其中的(de)(de)巷(xiang)道(dao)具有變(bian)形量大、穩定(ding)性差(cha)、圍巖巖性差(cha)、破碎易(yi)垮落的(de)(de)特(te)征(zheng)，特(te)別是(shi)回采巷(xiang)道(dao)會受(shou)到工作面的(de)(de)采動影響，圍巖控(kong)制變(bian)得(de)更加(jia)艱難(nan)，更容易(yi)出現巷(xiang)道(dao)底鼓、巷(xiang)幫收縮量激增的(de)(de)現象。到目(mu)前為止，許多專家學者提出了很(hen)多極(ji)松軟煤層回采巷(xiang)道(dao)的(de)(de)支護方(fang)法(fa)，如架棚、注漿加(jia)固等。

2、公告號為cn206608188u的中國實(shi)用新(xin)型(xing)專利，公開了一種控制極松軟煤層巷道(dao)的u型(xing)鋼支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)結構，提(ti)供了一種極松軟煤層巷道(dao)的支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)方(fang)法(fa)，主要是(shi)在傳統的u型(xing)鋼支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)的基礎(chu)上施(shi)加了鎖(suo)腿(tui)錨(mao)桿和卸(xie)壓(ya)鉆孔(kong)，解決了單一錨(mao)桿或u型(xing)鋼支(zhi)(zhi)(zhi)架(jia)支(zhi)(zhi)(zhi)護(hu)具(ju)有極大局限性的問(wen)題(ti)；但是(shi)在施(shi)工過程中沒有考慮到(dao)(dao)錨(mao)桿是(shi)否錨(mao)固到(dao)(dao)堅固層位的問(wen)題(ti)。

3、公(gong)(gong)告號為(wei)cn111119935b的(de)中國發明專利，公(gong)(gong)開了(le)一種巷道松軟(ruan)(ruan)破(po)碎構造圍(wei)(wei)巖多層(ceng)(ceng)次注(zhu)漿加固方法，提供了(le)一種松軟(ruan)(ruan)煤層(ceng)(ceng)巷道注(zhu)漿加固技術，使用現有注(zhu)漿材料和設備(bei)進(jin)行多層(ceng)(ceng)次注(zhu)漿，有效(xiao)(xiao)地解決(jue)了(le)松軟(ruan)(ruan)煤層(ceng)(ceng)巷道圍(wei)(wei)巖承載(zai)能力(li)差的(de)問題。但是存(cun)(cun)在以(yi)下不(bu)足：(1)u型(xing)鋼棚屬(shu)于(yu)被動(dong)支(zhi)護(hu)(hu)方式，忽略了(le)u型(xing)鋼棚在一次支(zhi)護(hu)(hu)中可(ke)能無法有效(xiao)(xiao)控制巷道圍(wei)(wei)巖的(de)變形(xing)，且存(cun)(cun)在被動(dong)支(zhi)護(hu)(hu)導(dao)致圍(wei)(wei)巖完(wan)整(zheng)性破(po)壞嚴重、支(zhi)護(hu)(hu)成(cheng)本(ben)高等問題。(2)使用注(zhu)漿加固的(de)方式成(cheng)本(ben)較高。

4、因(yin)此，研(yan)究(jiu)開發(fa)一種極(ji)松(song)軟煤層回采巷道兩幫主動(dong)支(zhi)護方法很有必要。

技術實現思路

1、本發明要解(jie)決的(de)技術(shu)問題(ti)是(shi)針對(dui)(dui)上(shang)述(shu)現(xian)有技術(shu)的(de)不足，而提供一種極松(song)軟煤層(ceng)回(hui)采(cai)(cai)巷(xiang)道(dao)(dao)兩幫(bang)(bang)主(zhu)動支護方(fang)法(fa)，通過采(cai)(cai)用錨索(suo)+w型鋼(gang)帶(dai)的(de)聯合支護方(fang)式，在巷(xiang)道(dao)(dao)完(wan)整性破壞(huai)嚴重之前(qian)，對(dui)(dui)極軟煤層(ceng)中的(de)回(hui)采(cai)(cai)巷(xiang)道(dao)(dao)兩幫(bang)(bang)進(jin)行主(zhu)動支護，將錨索(suo)錨固到(dao)堅固層(ceng)位，提高(gao)了回(hui)采(cai)(cai)巷(xiang)道(dao)(dao)幫(bang)(bang)部的(de)自身(shen)承(cheng)載力，增加了巷(xiang)道(dao)(dao)圍巖整體的(de)穩定性，以解(jie)決上(shang)述(shu)技術(shu)問題(ti)。

2、本發明采用的技(ji)術方(fang)案是：

3、一種極松軟煤層(ceng)回采(cai)巷(xiang)道(dao)兩(liang)幫主動支(zhi)護方(fang)法，包(bao)括上(shang)排錨索(suo)、下排錨索(suo)和(he)w型(xing)鋼(gang)帶(dai)，所述上(shang)排錨索(suo)與(yu)下排錨索(suo)分別固定(ding)于(yu)堅固頂層(ceng)和(he)堅固底層(ceng)中，將(jiang)w型(xing)鋼(gang)帶(dai)安裝于(yu)極松軟煤層(ceng)回采(cai)巷(xiang)道(dao)兩(liang)幫位置，采(cai)用上(shang)下雙(shuang)排錨索(suo)+鋼(gang)帶(dai)的(de)主動支(zhi)護方(fang)式，對目標回采(cai)巷(xiang)道(dao)兩(liang)幫主動支(zhi)護，該(gai)操(cao)作步(bu)驟如(ru)下：

4、s1、確定堅(jian)固(gu)(gu)頂(ding)(ding)層(ceng)和(he)堅(jian)固(gu)(gu)底層(ceng)的(de)位置(zhi)：堅(jian)固(gu)(gu)頂(ding)(ding)層(ceng)和(he)堅(jian)固(gu)(gu)底層(ceng)分別對應目標回采巷道臨(lin)近(jin)的(de)頂(ding)(ding)部堅(jian)固(gu)(gu)巖層(ceng)和(he)底部堅(jian)固(gu)(gu)巖層(ceng)所(suo)在層(ceng)位，且堅(jian)固(gu)(gu)頂(ding)(ding)層(ceng)與(yu)目標回采巷道頂(ding)(ding)壁之間(jian)(jian)設置(zhi)為(wei)直(zhi)接頂(ding)(ding)層(ceng)，堅(jian)固(gu)(gu)底層(ceng)與(yu)目標回采巷道底壁之間(jian)(jian)設置(zhi)為(wei)直(zhi)接底層(ceng)；

5、s2、確定錨索安裝(zhuang)孔在目標(biao)回采(cai)(cai)(cai)巷道(dao)內開鉆(zhan)的(de)起(qi)始坐標(biao)點(dian)(dian)(dian)o：包括(kuo)上起(qi)始點(dian)(dian)(dian)和下(xia)起(qi)始點(dian)(dian)(dian)，上起(qi)始點(dian)(dian)(dian)和下(xia)起(qi)始點(dian)(dian)(dian)關于目標(biao)回采(cai)(cai)(cai)巷道(dao)的(de)中線軸對稱分布，設定上起(qi)始點(dian)(dian)(dian)與(yu)下(xia)起(qi)始點(dian)(dian)(dian)之間的(de)距離(li)，計算(suan)得到(dao)上起(qi)始點(dian)(dian)(dian)到(dao)目標(biao)回采(cai)(cai)(cai)巷道(dao)頂壁(bi)的(de)距離(li)以及(ji)下(xia)起(qi)始點(dian)(dian)(dian)到(dao)目標(biao)回采(cai)(cai)(cai)巷道(dao)底(di)壁(bi)的(de)距離(li)；

6、s3、確(que)定鉆(zhan)孔的(de)(de)傾(qing)(qing)(qing)向(xiang)(xiang)和傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)角(jiao)(jiao)度(du)：由于(yu)錨索(suo)(suo)的(de)(de)抗剪能力較弱，若(ruo)錨索(suo)(suo)向(xiang)(xiang)上、下(xia)方頂底板傾(qing)(qing)(qing)斜(xie)(xie)角(jiao)(jiao)度(du)過大容易產(chan)生剪切力，因(yin)此(ci)將上排錨索(suo)(suo)對應的(de)(de)錨索(suo)(suo)安(an)裝孔以仰角(jiao)(jiao)45°角(jiao)(jiao)打設，下(xia)排錨索(suo)(suo)對應的(de)(de)錨索(suo)(suo)安(an)裝孔以俯(fu)角(jiao)(jiao)45°角(jiao)(jiao)打設，且上排錨索(suo)(suo)和下(xia)排錨索(suo)(suo)對應的(de)(de)兩個錨索(suo)(suo)安(an)裝孔傾(qing)(qing)(qing)向(xiang)(xiang)目標回采巷道內側并(bing)垂直(zhi)分布，錨索(suo)(suo)安(an)裝孔的(de)(de)鉆(zhan)孔傾(qing)(qing)(qing)角(jiao)(jiao)偏斜(xie)(xie)度(du)不宜大于(yu)5％；

7、s4、確定錨(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)的(de)開鉆(zhan)(zhan)深度(du)：從起(qi)始坐標(biao)點(dian)o開始沿(yan)錨(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)的(de)傾斜角度(du)延伸射線(xian)，直(zhi)至與堅固頂(ding)層(ceng)或堅固底層(ceng)遠離(li)(li)目(mu)標(biao)回采(cai)巷道的(de)側壁截止，起(qi)始坐標(biao)點(dian)o到(dao)截止點(dian)之間的(de)距(ju)離(li)(li)即錨(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)的(de)鉆(zhan)(zhan)孔(kong)(kong)(kong)深度(du)；

8、s5、使用錨桿鉆(zhan)(zhan)機配(pei)合套(tao)管鉆(zhan)(zhan)孔：根據確(que)定的(de)(de)開鉆(zhan)(zhan)起始坐(zuo)標點o、鉆(zhan)(zhan)孔傾(qing)(qing)向(xiang)和傾(qing)(qing)斜角(jiao)度以及鉆(zhan)(zhan)孔深度，將外套(tao)管打進巖體內部，一節(jie)套(tao)管驅(qu)動(dong)進入(ru)后通過套(tao)管上的(de)(de)套(tao)絲擰(ning)緊，連續驅(qu)動(dong)每節(jie)套(tao)管進入(ru)；

9、s6、確定上排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)和(he)下(xia)(xia)排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)長(chang)度：上排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)和(he)下(xia)(xia)排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)在截(jie)取(qu)時(shi)分別基(ji)于上排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)安裝孔和(he)下(xia)(xia)排(pai)錨(mao)(mao)索(suo)安裝孔的長(chang)度上預留(liu)出(chu)安裝段；

10、s7、安(an)裝(zhuang)上排錨(mao)(mao)索和(he)下排錨(mao)(mao)索：每根錨(mao)(mao)索安(an)設兩卷(juan)樹(shu)(shu)脂錨(mao)(mao)固劑(ji)，采用(yong)錨(mao)(mao)索前端將(jiang)樹(shu)(shu)脂錨(mao)(mao)固劑(ji)送入(ru)待安(an)裝(zhuang)錨(mao)(mao)索的(de)錨(mao)(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)底(di)部(bu)，然后使(shi)用(yong)鉆(zhan)機配合攪拌(ban)器將(jiang)樹(shu)(shu)脂錨(mao)(mao)固劑(ji)邊(bian)推進(jin)邊(bian)攪拌(ban)，直(zhi)至錨(mao)(mao)索前端進(jin)入(ru)錨(mao)(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)底(di)部(bu)，使(shi)安(an)裝(zhuang)段延伸出(chu)錨(mao)(mao)索安(an)裝(zhuang)孔(kong)(kong)(kong)，錨(mao)(mao)索進(jin)入(ru)到孔(kong)(kong)(kong)底(di)后，啟動(dong)鉆(zhan)機緩(huan)慢(man)勻速的(de)將(jiang)套管(guan)向(xiang)(xiang)外(wai)拔(ba)(ba)出(chu)，拔(ba)(ba)套管(guan)時(shi)應(ying)注意不要將(jiang)錨(mao)(mao)索向(xiang)(xiang)外(wai)帶出(chu)，當發生外(wai)帶時(shi)應(ying)緩(huan)慢(man)來(lai)回拔(ba)(ba)套管(guan)；

11、s8、安(an)裝(zhuang)w型(xing)鋼(gang)(gang)帶(dai)：完成錨(mao)(mao)索錨(mao)(mao)固后(hou)，上(shang)排錨(mao)(mao)索和下排錨(mao)(mao)索通過安(an)裝(zhuang)段(duan)穿過w型(xing)鋼(gang)(gang)帶(dai)上(shang)對應的鋼(gang)(gang)帶(dai)孔內(nei)，并將w型(xing)鋼(gang)(gang)帶(dai)托至(zhi)緊貼(tie)w型(xing)鋼(gang)(gang)帶(dai)側(ce)壁進行聯合支護，要(yao)注意(yi)w型(xing)鋼(gang)(gang)帶(dai)向上(shang)、向下的截面(mian)模量相差(cha)較(jiao)大，所以在安(an)裝(zhuang)時(shi)，采用錨(mao)(mao)桿鉆(zhan)機(ji)向上(shang)頂緊，鋼(gang)(gang)帶(dai)截面(mian)模量很小(xiao)，容易與頂板(ban)圍巖(yan)密貼(tie)，但當(dang)頂板(ban)來壓時(shi)，鋼(gang)(gang)帶(dai)向下的抗(kang)彎截面(mian)模量很大，能夠使松動圍巖(yan)形(xing)成一(yi)個整體(ti)；

12、s9、安(an)(an)裝鎖具并施加預緊(jin)力(li)：將錨索鎖具套入上排錨索和下(xia)排錨索的安(an)(an)裝段尾部，然(ran)后采(cai)用(yong)張(zhang)拉(la)千斤頂套在(zai)上排錨索和下(xia)排錨索上，開泵(beng)進行張(zhang)拉(la)預緊(jin)。

13、優(you)選地，s1中，在堅固頂層和堅固底層位置確定前，鉆(zhan)探(tan)獲取(qu)目(mu)標回采(cai)巷道(dao)區域煤(mei)(mei)巖(yan)(yan)層分布(bu)結構(gou)，并根(gen)據鉆(zhan)探(tan)取(qu)樣煤(mei)(mei)巖(yan)(yan)層繪(hui)制施工煤(mei)(mei)礦鉆(zhan)孔(kong)柱(zhu)狀圖，根(gen)據相應(ying)的(de)(de)施工煤(mei)(mei)礦鉆(zhan)孔(kong)柱(zhu)狀圖，觀(guan)察到目(mu)標回采(cai)巷道(dao)上方(fang)和下方(fang)不同煤(mei)(mei)巖(yan)(yan)層的(de)(de)分布(bu)情況，根(gen)據柱(zhu)狀圖顯示的(de)(de)各層巖(yan)(yan)性確定距離目(mu)標回采(cai)巷道(dao)最近(jin)的(de)(de)頂部堅固巖(yan)(yan)層和底部堅固巖(yan)(yan)層所在層位。

14、優選地，s2中，所述(shu)上起(qi)始點到目(mu)標回采巷(xiang)道(dao)頂壁(bi)的距(ju)離以(yi)及下(xia)起(qi)始點到目(mu)標回采巷(xiang)道(dao)底壁(bi)的距(ju)離相等，其表(biao)達式如下(xia)：

15、

16、其(qi)中，hr表示目標(biao)回采(cai)巷道的(de)高度值，測量值；

17、h0表示上起始(shi)點與下(xia)起始(shi)點之間的距離，設定值；

18、h1表(biao)示(shi)上起始點(dian)到目(mu)標(biao)回采巷(xiang)道(dao)頂壁(bi)的(de)距(ju)離或者下起始點(dian)到目(mu)標(biao)回采巷(xiang)道(dao)底壁(bi)的(de)距(ju)離。

19、優選地，s4中(zhong)，錨索(suo)安裝孔(kong)的深(shen)度通過如下(xia)公(gong)式(shi)計算：

20、

21、式中：

22、h2＝h1+hu(1-4)

23、h3＝h1+hd(1-5)

24、其中，d1表示上排錨索(suo)安裝(zhuang)孔的鉆孔深度；

25、d2表示下排錨索安裝孔的鉆(zhan)孔深(shen)度；

26、hu表示堅固頂(ding)(ding)層(ceng)頂(ding)(ding)部與直接頂(ding)(ding)層(ceng)底部之間的距離，測量值；

27、hd表示(shi)堅固(gu)底(di)(di)層(ceng)底(di)(di)部與直接底(di)(di)層(ceng)頂部之間的距離，測(ce)量(liang)值；

28、h2表示(shi)上起始點到堅固頂(ding)層頂(ding)部的距(ju)離；

29、h3表示下起始點到堅(jian)固底層底部(bu)的(de)距(ju)離(li)。

30、優選地，s6中，所述上排(pai)錨索和下(xia)排(pai)錨索上預留的安裝段長度范(fan)圍設置為0.2-0.3m，表達式如下(xia)：

31、d1+0.2≤d3≤d1+0.3(1-6)

32、d2+0.2≤d4≤d2+0.3(1-7)

33、其中，d3表示上排錨索的長度；

34、d4表(biao)示下排(pai)錨索的長度。

35、優選地，s7中，所述樹脂錨固劑(ji)設置(zhi)為型號為msz-23-60的錨固劑(ji)，錨索進入錨索安裝孔底部后攪(jiao)拌(ban)20-30s。

36、優選地，s8中，所述w型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)上具有沖(chong)壓肋(lei)板，w型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)長度(du)l＜hr，w型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)端距(ju)l0＜h1，w型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)上的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)孔間距(ju)l1＝h0，w型(xing)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)(dai)(dai)(dai)厚(hou)度(du)t≥3mm；

37、上排(pai)錨索與下(xia)排(pai)錨索的(de)外徑小(xiao)于鋼(gang)(gang)帶孔的(de)內(nei)徑d，錨索鎖具的(de)外徑大于鋼(gang)(gang)帶孔的(de)內(nei)徑d。

38、優選(xuan)地(di)，s9中，所(suo)述上排錨索和下排錨索上的(de)預緊力n≥200kn。

39、優選(xuan)地，h1≥0.5m，下排鉆孔(kong)(kong)距離(li)目標回采巷道底部距離(li)不小于500mm，為鉆機預留施工位置，鉆孔(kong)(kong)位置水平定位偏差＜0.02m，垂(chui)直定位偏差＜0.05m。

40、優選地，所述(shu)上(shang)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)和下(xia)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)的(de)數(shu)量均設置(zhi)為多(duo)(duo)個(ge)(ge)，且多(duo)(duo)個(ge)(ge)上(shang)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)一一對應分布在多(duo)(duo)個(ge)(ge)下(xia)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)的(de)正上(shang)方(fang)，在目標回采巷道內上(shang)排錨索、下(xia)排錨索以及w型鋼帶(dai)構成的(de)支護結構設置(zhi)有多(duo)(duo)排，多(duo)(duo)排支護結構分別與(yu)多(duo)(duo)組上(shang)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)和下(xia)起(qi)(qi)始點(dian)(dian)(dian)對應安裝。

41、本(ben)發明采用以上技術(shu)方(fang)案與現(xian)有技術(shu)相比，具有以下技術(shu)效果(guo)：

42、1、通過采(cai)用錨(mao)(mao)索+w型鋼(gang)(gang)帶的聯合支(zhi)護(hu)方式，在巷(xiang)道(dao)完整性破壞嚴重之前，對極軟煤層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)的回(hui)采(cai)巷(xiang)道(dao)兩幫進行主動(dong)支(zhi)護(hu)，將錨(mao)(mao)索錨(mao)(mao)固到堅(jian)固層(ceng)(ceng)(ceng)位，提高了回(hui)采(cai)巷(xiang)道(dao)幫部(bu)的自身承載力，增加了巷(xiang)道(dao)圍巖(yan)整體的穩定(ding)性，減少了極松(song)軟煤層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)采(cai)巷(xiang)道(dao)冒(mao)頂、底(di)鼓等(deng)事故的發(fa)生，實(shi)現(xian)礦井的安(an)全生產(chan)，且錨(mao)(mao)索與(yu)w型鋼(gang)(gang)帶的安(an)裝結構簡(jian)潔，可以節(jie)約成本，不易發(fa)生局部(bu)變(bian)形導致的安(an)全隱(yin)患(huan)，還給出該(gai)主動(dong)支(zhi)護(hu)結構的安(an)裝方式，施(shi)工簡(jian)單(dan)且高效，具有經濟效益好等(deng)優勢，適用于極松(song)軟煤層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)采(cai)巷(xiang)道(dao)的主動(dong)支(zhi)護(hu)，便于推廣。