技術領域

本發明涉及一種煤層傾角為25°～45°的大傾角煤層異形回采巷道的支護方法，更具體地說是一種適用于圍巖變形大、鼓幫嚴重的非對稱結構煤層回采巷道的支護方法。

背景技術

煤層傾角在25°～45°的大傾角煤層在世界上有一定的賦存量，國內主要分布在烏魯木齊、北京、淮南、開灤、徐州、長廣、南桐、資興、大同等20余個礦區，在可采煤層中所占比例大于14％。

目前，大傾角煤層的回采巷道大多采用U型鋼可縮性支架或工字鋼支架支護，回采期間巷道變形嚴重，維修次數多，維護極其困難，不僅支護成本高、工人勞動強度大，而且嚴重威脅礦井安全正常生產，制約著礦井的安全高效生產的發展。相對于U型鋼可縮性支架或工字鋼支架支護，屬主動支護的錨桿支護可充分利用圍巖的自承能力將載荷體變為承載體，對圍巖能保持有較高的支護阻力進行支護，得到了廣泛應用。但由于對煤層傾角為25°～45°的大傾角煤層回采巷道圍巖結構特征、巷道圍巖應力載荷傳遞特性、巷道礦山壓力特征等研究不夠深入，尤其對巷道頂板、巷道高幫和巷道低幫圍巖的力學特征不清楚，采用常規的錨桿支護，致使巷道圍巖變形特別嚴重、鼓幫強烈，維護十分困難，且需要經常返修，巷道支護成本高，難以適應大傾角煤層回采巷道圍巖非對稱變形的要求，也達不到安全控制巷道圍巖穩定性的要求。

發明內容

本發明提供一種適用于圍巖變形大、鼓幫嚴重，受動壓影響和留小煤柱護巷的煤層傾角為25°～45°的大傾角煤層異形回采巷道非對稱錨網索組合支護方法，以期有效控制巷道圍巖變形，使支護效果更加穩定。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明大傾角煤層異形回采巷道非對稱錨網索組合支護方法是按如下步驟進行：

a、按巷道斷面的形狀開挖巷道，隨即用預應力錨桿、鋼筋網和鋼帶對巷道頂板、巷道高幫和巷道低幫圍巖進行支護；

b、在巷道頂板上，位于頂板中央和兩側間隔設置頂板預應力錨索；

c、對于實體煤回采巷道和留小煤柱回采巷道按以下不同的方式進行：

對于實體煤回采巷道，在巷道掘出5～7天時，在巷道高幫實施高幫預應力錨索；并在巷道中央偏向低幫一側安裝支立在巷道底板和巷道頂板之間的支柱；

對于留小煤柱回采巷道，在巷道掘出5～7天時，在巷道低幫實施低幫預應力錨索，并在巷道中央偏向低幫一側安裝支立在巷道底板和巷道頂板之間的支柱。

本發明大傾角煤層異形回采巷道非對稱錨網索組合支護方法的特點也在于：

所述支柱為木支柱或為單體液壓支柱。

所述預應力錨桿的極限破斷力不小于400kN、預緊力為200～300N.m。

所述頂板預應力錨索、高幫預應力錨索和低幫預應力錨索的極限破斷力不小于470kN，延伸率不小于4％，預緊力為200～250N.m，并采用強度不小于1720MPa的錨索鋼絞線。

所述巷道頂板、巷道高幫和巷道低幫圍巖中的預應力錨桿間距為600mm～800mm、排距為800mm；位于所述巷道高幫和巷道低幫的底腳位置上的預應力錨桿安裝方向為俯角15°～30°，位于巷道高幫上部位置上的預應力錨桿的安裝方向為仰角25°～45°。

在所述頂板上，位于頂板中央和偏向低幫一側的頂板預應力錨索的安裝方向是垂直于頂板巖層；處在偏向高幫一側的頂板預應力錨索朝向高幫一側傾斜，傾斜的角度是與豎直方向呈5°～10°，頂板預應力錨索的間距為1200～1600mm，排距為800mm～1600mm。

所述高幫預應力錨索和低幫預應力錨索的安裝方向是仰角15°～30°，排距為800mm～1600mm。

研究表明，煤層傾角達到25°～45°時引起的煤層回采巷道圍巖結構的非對稱性，導致大傾角煤層回采巷道圍巖力學特征呈明顯的非對稱性，主要表現在：

1、巷道高幫是弱穩定性的結構，常常發生剪切破壞和片幫，巷道頂板發生下錯式移動，且容易在上端發生拉破壞，進而使巷道低幫受明顯的擠壓力作用而破壞；

2、留小煤柱回采巷道的采動影響范圍、圍巖變形量和破壞區、底鼓量遠大于實體煤回采巷道，且留小煤柱回采巷道低幫破壞區最大，而實體煤回采巷道高幫破壞區最大；

3、留小煤柱回采巷道主要是低幫應力大，實體煤回采巷道主要是高幫應力大，且實體煤回采巷道一般是高幫先發生變形破壞，隨后頂板出現拉斷或冒落，然后低幫壓裂破壞，進而破壞向深部發展。