[实用新型]基于架后充填的松软易冒特厚煤层巷道支护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤层巷道支护技术，尤其涉及一种基于架后充填的松软易冒特厚煤层巷道支护装置。

背景技术

煤层巷道(简称煤巷)支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的发展过程。

国内外采取的煤巷的支护形式主要有：

1、U型钢可缩性支架

U型钢本身具有比较合理的截面几何形状和较高的强度，因此U型钢可缩性支架支撑能力大，可缩量大，稳定性好。它的特性基本符合巷道围岩的活动规律。但是，U型钢支护也有不利方面，例如，在拱形断面的煤巷中，上部角煤不易维护，往往造成支架集中受力，变形量大。

2、矿用工字钢梯形可缩性支架

矿用工字钢梯形可缩性支架在我国中、小型煤矿和地方煤矿以及机械化程度较低煤矿的煤巷中有着发展前途。但是矿用工字钢梯形可缩性支架存在着抗弯性能不足、巷道易变形和维护费用高的弱点，尤其在软弱易冒地层不宜使用。

3、锚杆支护

由于煤层巷道围岩的多变性和支护质量的隐蔽性，锚杆支护存在一系列的问题，特别是对于地质条件恶劣、煤体强度很低和受多次采动高应力作用的煤巷来说，锚杆支护是一把双刃剑，在具备经济性和快捷性的同时，存在相当大的安全隐患。

4、组合锚杆支架

所谓组合锚杆，就是用拉杆、梁，或梁、网等构件将单个锚杆连成一个对顶板起支护作用的整体结构。

国内外实践表明，在受回采影响的动压巷道内(包括大断面巷道)，可以有条件的推广采用组合锚杆，至于组合锚杆的结构、支护参数、适用范围和配套机具等，都是需要进一步研究和解决。

5、联合支护

提高棚式支架支护强度，支护形式向多样化发展。但这种联合支护方式存在施工程序较为复杂、支护效率低和支护成本居高不下等问题。

以上支护形式在地质条件复杂、断裂发育、煤层埋深大、煤层松软易冒的条件下很难适用，易发生冒顶底鼓、两帮移近和煤巷出现不同程度的变形、破坏、支架损毁等问题，使煤巷很难满足正常使用要求，也无法确保煤巷的掘进速度；因此，煤巷的掘进和支护已成为困扰煤矿正常生产的瓶颈之一。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，提供一种基于架后充填的松软易冒特厚煤层巷道支护装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型包括封闭可缩性U型钢支架、腰梁、金属网、双抗布、高膨胀化学充填材料；从内向外，腰梁、封闭可缩性U型钢支架、金属网、双抗布和高膨胀化学充填材料依次连接。

其工作原理是：

本实用新型各部分共同作用，缺一不可。

①U型钢支架是受力主体，顶拱、边墙、底拱形成完整封闭的受力体系，将煤岩围压转化为支架轴向受力，可有效控制巷道的变形。

②腰梁将各个可缩性U型钢支架连成棚式结构，使支护形成一个完整的整体。

③金属网架设在U型钢支架上，防止碎煤塌落，并将煤岩压力传递给U型钢支架。

④双抗布铺设在金属网之上，主要防止充填漏浆和松散煤块的掉落。

⑤高膨胀化学充填材料能有效填充U型钢支架和煤体间的空间，根治“接顶”问题。胶结壁后破碎煤体，防止拱顶煤层的掉落，使拱顶的煤层不至于因支护不到位而继续掉落，遏制松动圈的扩大，减小因拱顶煤层掉落而施加在U型棚上的压力。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①“接顶”化学注浆充填能够根本解决支架和围岩不密贴的问题。

②为一完整的支护体系，能减小巷道的收敛变形，使巷道变形快速稳定，确保巷道的正常使用；

③U型钢支架后注射高膨胀化学充填材料的支护方式具有较好的抗动压性能；封闭的可缩性U型钢支架是个完整的封闭性受力体系，可承受较大动载；化学充填物极具弹性，可起到缓冲作用。

④与其它棚式支护相比，可减小U型钢支架的截面尺寸和型号，增大U型钢支架间距，从而节约大量的钢材，降低支护的成本。

⑤由于增大了U型钢的间距，可缩短耗费在巷道支护上的施工时间，提高了支护效率和巷道的掘进效率。

⑥降低煤巷的返修率。

⑦能有效抵抗巷道底鼓变形。

⑧适用于松软易冒特厚煤层巷道的支护，也可用于滑坡体段、松软土体或有偏压的隧道支护。

附图说明

图1是本装置的结构示意图，其中：

10-封闭可缩性U型钢支架，

11-顶拱，12-边墙，13-仰拱；

20-腰梁；

30-金属网；

40-双抗布；

50-高膨胀化学充填材料。

具体实施方式