[发明专利]一种破碎围岩及软岩巷道U型钢套棚支护方法

说明书

本发明公开了一种破碎围岩及软岩巷道U型钢套棚支护方法，采用锚索+金属网+喷浆+U型钢套棚+灌浆的支护方法，首先形成锚网喷层，其具有防止围岩进一步风化和潮解，使巷道两帮及顶板载荷均匀作用在支架上以避免出现应力集中，从而能有效控制巷道开挖初期围岩破碎的快速来压变形和顶板垮落，最后形成巷道表面锚网喷组合隔离拱；其次在两层U型钢之间形成了一层支护刚性层，该结构既能高强度抗压，又能适度让压，形成了“刚柔相济”的双层支护结构，大大提升了破碎软岩巷道围岩的稳定性和支护强度，为煤矿的安全生产提供了一定保障，同时也为企业减少了一定量的巷道维护费用，对煤炭企业的发展大有裨益，可进行大范围推广使用。

技术领域

本发明属于采矿工程巷道围岩支护技术领域，涉及一种破碎围岩及软岩巷道U型钢套棚支护方法。

背景技术

研究表明，煤炭作为我国主体能源的地位在未来相当长一段时间内不会发生根本改变。随着浅部煤炭资源日益枯竭，煤矿开采深度及开采强度不断提高，随着煤矿开采深度的增加、地质条件恶化、破碎岩体增多、地应力增大、水头压力增加、地温升高等加剧了软岩巷道矿压显现的剧烈程度，软岩巷道变形破坏严重。深部岩体处在“三高一扰动”的复杂力学环境，使得煤矿深部软岩巷道围岩稳定受多因素综合作用，围岩控制问题日益突出。软岩巷道支护仍是当今世界采矿及地下工程中的一项重要而复杂的技术问题，深部高应力软岩巷道支护是一个重要的研究方向，它是旧矿井向深部拓展及进行深部资源开采的关键技术。

在公开的文献中可以检索到的专利有：申请号为201710147579.8的“深部动压软岩巷道U型钢复合支护结构及其施工方法”，以及申请号为201510637612.6的“破碎软岩巷道全断面封闭式深浅耦合让压锚注支护方法”。以上两个专利均提供了控制深部较破碎及软岩巷道围岩的方法，但前者在掘巷后没有进行锚网喷，而是直接打锚杆钻孔进行锚杆支护，这样做首先是没有形成一个锚索挤压加固拱，这样会导致支护强度较弱及护表能力较弱，其次是这样会使围岩进一步风化和潮解，使巷道两帮及顶板载荷不能均匀作用在支架上以至于出现应力集中的现象，从而不能有效控制巷道开挖初期围岩破碎的快速来压变形和顶板垮落，最后加快巷道的破坏而达不到理想的效果；后者所不足的是没有采用U型钢进行加固支护，这样会导致巷道维持时间不长从而增加巷道维护费用，产生不必要的经济开支。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种破碎围岩及软岩巷道U型钢套棚支护方法，可有效解决现有深部软岩破碎巷道围岩支护技术存在的问题。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

步骤一：巷道掘进后，随即进行敲帮问顶，在巷道顶板及围岩打锚索孔，安装锚索，围岩面挂金属网并以直角交叉的方式布设钢筋梯，安装锚索托盘，使其穿过锚索以压紧钢筋梯，并使其达到设定的预紧力，快速形成具有高支护强度和护表能力的浅部锚索挤压加固拱；

步骤二：围岩面高强预应力锚索安装完成后，在巷道顶板、两帮喷射混凝土，形成锚网喷层，混凝土的喷射厚度要满足封闭巷道表面围岩、充填钢筋梯与表面围岩之间空隙的目的，形成巷道表面锚网喷组合隔离拱；

步骤三：采用外层U型钢套棚支护，所用外层U型钢支架为直墙半圆拱型，由多个U型钢通过卡缆连接而成，相邻两件U型钢支架通过钢杆和螺栓连接加固；

步骤四：架设好外层U型钢套棚后，继续以同样方式架设内层U型钢套棚，内层U型钢支架同样为直墙半圆拱型，由多个U型钢通过卡缆连接而成，相邻两件所述内层U型钢支架通过钢杆和螺栓连接加固；

步骤五：两层U型钢套棚均架设好之后，在内层U型钢套棚上挂钢筋网，并铺设油布；

步骤六：待内层U型钢套棚上挂好钢筋网并铺设好油布之后，向架设好的两层U型钢之间的空间进行灌浆，灌浆硬化形成的混凝土支架与U型钢组合形成支护刚性层。

优选的，所述步骤一中，高强预应力锚索长度为6m，间排距为1200×1200mm，预紧力为55～80KN；钢筋梯采用焊接加工，其规格为直径12～14mm，宽度为80～100mm。