[发明专利]一种延长深部软岩支护服务年限的三维卸压支护方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程井巷支护技术领域，具体涉及一种延长深部软岩支护服务年限的三维卸压支护方法。

背景技术

随着全球对能源的需求不断增加，煤炭开采也逐渐向纵、深部延伸，由于地应力作用愈加明显，对软岩巷道的破坏日益加剧，软岩矿井中的一些主要生产巷道顶板下沉，底鼓和两帮蠕进的现象十分严重。有的矿井在采用木材、工字钢、喷、碹和锚网等高强度支护的情况下，严重者仍然会在一周内就发生明显变形，数十天内就会发明局部坍塌或两帮对接的情况，严重影响矿井的生产安全。

由于软岩变形具有持续性和流变性的特点，当开拓巷道打破了原有的应力平衡，则此时软岩便表现其流变性的一面，不但在径向上盈利骤然增加，横向力也同样变大，由此引发的变形一般难以控制。通常所用的传统方式为采用一种U型钢强力支护，锚、网和喷联合支护或者卸压式砌碹等，其要点是增强支护力度，支护强度大，应力集中，在支护前期巷道变形不大，但受力较为集中，人们在巷道中行走，常可听到围岩破坏的闷响声，有时还会有碎石受力崩出，在应力集中后期，则表现为巷道变形严重，维护困难，其存在的最大问题就是支护时间短。另一种方法是采用U型钢加木材，采用矸石充填的卸压支护方式，这种方式由于在支护过程留有谢亚空间，应力集中较差，但来压后，木材易折断，会出现空顶现象，已发生矸石崩出伤人事件。

开拓软岩后，根据其流变特性，必然发生塑性膨胀形变，从理论上讲当其发展到最大塑性膨胀程度时支护盈利最小，所以，要想达到最优支护效果，要求支护方式必然具有卸压功能。同时结合以往软岩巷道破坏特征可知，应力破坏主要集中在顶板、底板和两帮，只要有一方出现了大变形，巷道盈利重新集中，将导致整个支护系统失衡。所以，对软岩巷道的支护必须具备承载、卸压和稳定三种功效，承载是具有很强的支承强度，缓减周围变形；卸压是支架具有伸缩功能，以缓减应力集中；稳定是保护支架稳定，以防受力不均，发生侧倾。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种长深部软岩支护服务年限的三维卸压支护方法，通过一种圆形伸缩卸压圈达到承载、卸压和稳定软岩巷道的目的，解决了目前在软岩巷道支护中存在的巷道变形快和维护困难的问题，构成了卸压与支护一体化。

实现本发明的技术方案按照以下步骤进行：

（1）首先在矿井的软岩巷道施工区域确定中线和腰线，根据中线及所选用的作为支架的U型钢棚距找出底窝位置，再按照中线和腰线在底窝位置进行挖深，直至挖到实底，从实底开挖180-220mm深的底窝，在底窝内先铺设一块U型钢作为底梁，在底梁的中间位置用两个卡箍固定搭接一块横向受力U型钢，在底梁两侧弯曲位置分别用两个卡箍固定，搭接一块U型钢向两帮延伸，在每条搭接的U型钢的中间位置用两个卡箍固定搭接一块横向受力U型钢，搭接长度为470-550mm，使用施工用拉杆将其临时支稳；

（2）在相邻两底梁和两帮的U型钢支架间挂卸压钢筋网，卸压钢筋网的两侧网边匀分布在 U型钢外线，超越U型钢外边缘70-90mm，卸压钢筋网的网边以倒钩形式卡在U型钢支架两侧，然后将草帘铺设在卸压钢筋网外部，采用喷浆机喷淋水泥砂混合填充物，填充草帘与围岩之间的空间，形成水泥砂混合填充层，在水泥砂混合填充物凝固后，向底窝填充矸石充填物，并在矸石充填物上铺设充填巷道底板，使底梁和两帮稳固；

（3）而后重复搭接作为支架的U型钢和横向受力U型钢，铺设卸压钢筋网、草帘，喷淋水泥砂填充层，依次施工，直至整个支架封闭，形成一个由8块U型钢作为支架的圆形伸缩卸压圈。

其中所述的卸压钢筋网由直径8mm，间距为50mm的钢筋纵横交错焊接而成；

所述的草帘厚度为6-10mm；

所述的水泥砂混合物为普通42.5级硅酸盐水泥、中砂、直径5-10mm的碎石、水和速凝剂混合而成，其中按质量比，水泥：中砂：碎石=1:2:2，速凝剂的加入量为水泥质量的3%，且必须喷浆机上料口均匀加入；所述的中砂为含水量4-6%的河沙；

所述的卡箍包括1个卡缆螺杆和1块U型垫板，4个螺母和4个安全防护胶帽，其中卡缆螺栓扭矩允许偏差≤5%；

所述的安全防护胶帽是在每个祼露在外的螺栓端头外加一个内嵌钢线的胶质卸压螺帽，并通过内嵌钢丝的胶线与另一侧螺栓端头的卸压螺帽相连；

所述的U型钢所选用的钢材为36#钢；