技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非對稱巷道支護結(jié)構(gòu)，特別涉及一種深部三軟煤層非對稱巷道支護結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

我國是一個產(chǎn)煤大國，煤炭是我國的主要能源，儲量十分豐富。十二五規(guī)劃指出，直到2015年，煤炭在我國能源消費比重仍將占到63％左右，即使核能、風能、水利發(fā)電等新能源在能源消費比例中不斷上升，但在相當長的時間內(nèi)中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)很難改變。新中國成立近70年以來，中國能源供給及消費能力由弱變強，已經(jīng)成為世界第一大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費國。近年來，我國中東部地區(qū)煤炭開采的規(guī)模、產(chǎn)量及深度都在逐年加大，淺部煤炭資源越來越少，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展對煤炭產(chǎn)量的迫切需求，煤炭企業(yè)不得不轉(zhuǎn)向深部開采。一項調(diào)查結(jié)果顯示，目前中國94％以上的煤礦是井工礦，大中型煤礦平均開采深度456m，采深大于600m的礦井產(chǎn)量占28.5％，最深達1365m。特別是近幾年，國內(nèi)千米深井數(shù)量不斷增加，目前已超過20個，但深井開采的安全隱患也隨之增加，尤其是深部三軟煤層巷道支護問題已成為制約煤礦安全高效開采的技術(shù)難題之一。

三軟煤層是指煤礦開采中遇到的：軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層。一般情況下，具有三軟特征的煤層頂?shù)装寰鶠檐浫鯉r層，煤層裂隙發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜。三軟煤層巷道具有圍巖軟、應(yīng)力高、強度低、遇水易膨脹、無可選擇性等特征。隨著礦井開采深度的不斷增加，原巖應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力不斷升高，三軟煤層巷道圍巖穩(wěn)定性更加難以控制，具體表現(xiàn)為：在頻繁的重復(fù)采動影響和應(yīng)力集中共同作用情況下，巷道圍巖會產(chǎn)生非線性大變形，巷道頂板下沉嚴重，底板隆起，兩幫易發(fā)生非對稱大變形收斂，給礦井安全生產(chǎn)帶來極大隱患。

目前，國內(nèi)外煤礦巷道支護技術(shù)主要包括料石碹、混凝土碹、桁架、錨桿、錨索、錨注、工字鋼、U型鋼可縮性支架和高強度混凝土弧板支架等。在回采巷道(煤巷)中，最主要的支護技術(shù)還是以錨桿支護(包括塑料網(wǎng)、金屬網(wǎng)、“W”型鋼帶等聯(lián)合形式)為主。上述支護方式各有優(yōu)缺點，但直到目前，深部三軟煤層巷道支護問題依然存在著支護成本高、維護量大、支護效果差、支護理論和方法不夠完善等技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能夠有效控制巷道變形量、降低巷道維護費用的深部三軟煤層非對稱巷道支護結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種深部三軟煤層非對稱巷道支護結(jié)構(gòu)，包括巷頂支護、巷幫支護和巷底支護，該巷頂支護包括用于支撐巷頂?shù)慕饘倬W(wǎng)以及用于加固巷頂?shù)捻敳夸摻钐葑恿骸㈨敳垮^桿和頂部錨索；巷幫支護包括高幫支護和低幫支護，兩幫支護均包括用于支撐巷幫的電焊平網(wǎng)以及用于加固巷幫的幫部鋼筋梯子梁和幫部錨桿，高幫支護還包括幫部錨索；巷底支護包括沿巷道縱向?qū)ΨQ設(shè)置的底角錨桿，該底角錨桿位于巷底與巷幫形成的兩側(cè)底角處，其俯角呈45°。

具體的，金屬網(wǎng)沿巷頂傾斜面鋪設(shè)，頂部鋼筋梯子梁設(shè)于金屬網(wǎng)外側(cè)、沿巷頂傾斜方向拼接、并在巷道縱向間隔分布，任一頂部鋼筋梯子梁上間隔垂直穿設(shè)頂部錨桿；頂部錨索位于巷頂中部、且穿過頂部鋼筋梯子梁位于相鄰頂部錨桿之間，相鄰頂部錨索在巷道縱向上通過頂部槽鋼連接。

較優(yōu)的，上述頂部錨索至少為兩根，頂部錨索與頂部錨桿在頂部鋼筋梯子梁上間隔分布。

進一步的，頂部鋼筋梯子梁在巷道縱向上等距間隔分布，頂部錨桿在頂部鋼筋梯子梁上等距間隔分布。

其中，任一頂部鋼筋梯子梁上首端和末端的頂部錨桿分別向其鄰近的巷幫傾斜10°。

上述巷幫支護中，電焊平網(wǎng)沿巷幫鋪設(shè)，幫部鋼筋梯子梁設(shè)于電焊平網(wǎng)外側(cè)、沿巷道縱向拼接、并在巷幫豎向間隔分布，任一幫部鋼筋梯子梁上間隔垂直穿設(shè)幫部錨桿。

其中，低幫支護一側(cè)，幫部錨桿在豎向相鄰的幫部鋼筋梯子梁上交錯設(shè)置。

其中，高幫支護一側(cè)，巷幫豎向兩端設(shè)有幫部錨索，該幫部錨索沿巷道縱向間隔分布，相鄰幫部錨索在巷道縱向上通過幫部槽鋼連接，該幫部槽鋼位于豎向相鄰的兩條幫部鋼筋梯子梁之間；相鄰的幫部槽鋼和幫部鋼筋梯子梁上，幫部錨索與幫部錨桿在巷幫豎向上的位置錯開；相鄰兩幫部鋼筋梯子梁上的幫部錨桿在巷幫豎向上的位置錯開。

優(yōu)選的，幫部鋼筋梯子梁在巷幫豎向上等距間隔分布，幫部錨桿在幫部鋼筋梯子梁上等距間隔分布。

進一步的，穿設(shè)于巷幫最上端的幫部鋼筋梯子梁上的幫部錨桿向巷頂傾斜10°，穿設(shè)于巷幫最下端的幫部鋼筋梯子梁上的幫部錨桿向巷底傾斜10°。