[发明专利]弹性螺旋锚固式井巷支护方法

说明书

本发明公开了一种弹性螺旋锚固式井巷支护方法，解决了现有巷道支护存在的无法适应快掘快进要求的问题。根据掘进机预开挖的巷道的圆形断面的直径和井下支护要求的间距，设计弹簧状支护架（3），将弹簧状支护架（3）中的一个完整螺旋作为单螺旋拼接单元，弹簧状支护架（3）是由多个单螺旋拼接单元首尾顺次相连接组成的；在地面加工制作单螺旋拼接单元，并运送到井下；在开挖完成的巷道围岩上固定布设单螺旋拼接单元，将各单螺旋拼接单元首尾相接组成螺旋状支撑架，所组成的螺旋状支撑架的中心轴线与开挖的圆形巷道的中心轴线重合。本发明可跟随掘进机的掘进速度连续进行布设，大大节省了矿井支护的投资。

技术领域

本发明涉及一种井下巷道的支护方式，特别涉及一种煤矿井下巷道在掘进过程中所采用的可满足快掘快进的巷道支护方法。

背景技术

井下巷道一般是用掘进机或通过打眼放炮的方式来开挖巷道的，开挖断面一般为拱形或梯形或圆形，对刚开挖好的断面要进行及时支护。现有的支护方式有：立柱加横梁的支护方式；立柱加拱形顶梁的支护方式；这两种支护方式从支撑力的角度分析，均是将开挖断面顶部围岩的向下压力，集中通过立柱传导到地面上的，垂直支撑立柱，不但承受着很大的垂直向下的压力，还承受着不同方向的压力的共同作用，存在受力不均匀，稳定性差，支架容易变形，巷道地面经常鼓起的缺陷，若维护不及时，还容易造成支架坍塌和冒顶事故的发生。另外，现有的支护支架是通过分步操作完成支护工作的，一般是在巷道开挖一段距离后，先对刚开挖的断面进行临时支护，清渣后，将掘进机向前推进到前方围岩处，拆除临时支护后，在进行永久支护，这种步进式支护方式，存在支护耗时长，危险度高的问题，特别是存在支护作业严重制约掘进机掘进速度的缺陷。

井下巷道开挖掘进，会改变原始地层的应力分布。在已掘出的巷道围岩中，会形成了新的应力分布圈，由于巷道围岩赋存状态的不同，使已掘出的巷道形状会产生很大的变化，导致矿井采掘衔接长期处于紧张状态。由于巷道支护、围岩、地压三者的不协调；传统的支护没有考虑顶板、底板和侧帮三者支护的协调关系，致使现有的巷道支护耗材高，掘进速度慢，变形量大，整体稳定性差，维护难度大。特别是针对松软、层理发育的岩层，自稳时间极短，底鼓、片帮和冒顶严重，再生应力圈的多次形成，直接造成巷道长期处于不稳定的应力变化中。

发明内容

本发明提供了一种弹性螺旋锚固式井巷支护方法，解决了现有巷道支护存在的无法适应快掘快进要求的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种弹性螺旋锚固式井巷支护方法，包括以下步骤：

第一步、根据掘进机预开挖的巷道的圆形断面的直径和井下支护要求的间距，设计弹簧状支护架，将弹簧状支护架中的一个完整螺旋作为单螺旋拼接单元，弹簧状支护架是由多个单螺旋拼接单元首尾顺次相连接组成的；

第二步、在地面加工制作单螺旋拼接单元，并运送到井下；

第三步、采用掘进机，开挖断面为圆形的巷道；

第四步、在开挖完成的巷道围岩上，固定布设单螺旋拼接单元，将各单螺旋拼接单元首尾相接组成螺旋状支撑架，所组成的螺旋状支撑架的中心轴线与开挖的圆形巷道的中心轴线要重合在一起。

单螺旋拼接单元是通过U形卡与围岩侧壁固定连接在一起的，采用U形卡固定单螺旋拼接单元，可方便整个螺旋支架的拼接工作。

两首尾相连的单螺旋拼接单元可通过插接方式，也可通过法兰连接的方式连接在一起。

由于开挖井下巷道的空间有限，可将单螺旋拼接单元由多个弧形拼接子单元依次首尾相连频接组成；整个弹簧状支护架可由多个弧形拼接子单元顺次首尾相连拼接而成，所述的弧形拼接子单元是指弹簧状支护架中的一段螺旋筋，该螺旋筋为弧形，若把弹簧状支护架比做一个弹簧的话，弧形拼接子单元就是弹簧的一段，整个弹簧状支护架就是由首尾相接的一段段弧形拼接子单元拼接而成的