[发明专利]一种高地应力巷道支护装置与施工方法

说明书

本发明公开了一种可提供全方位直接主动支护且具有自动化让压以及可调节巷道表面位移的一种深部软岩巷道支护装置及方法，包括巷道围岩表面控制系统、巷道支护应力以及位移控制系统以及巷道内部地平系统；所述巷道围岩表面控制系统包括短锚索、锚固剂、托盘以及巷道围岩表面混凝土层；所述巷道支护应力以及位移控制系统包括钢拖板、液压支架、液压支架底座、钢管以及液压控制子系统；所述巷道内部地平系统包括钢平板与纵钢梁。本装置用于深部软岩巷道、破碎围岩巷道、孤岛工作面巷道以及诸多高地应力巷道以及盈利分布规律不明的首采工作面回采巷道支护，本发明设计合理、适用性强、支护强度大、实现对巷道断面的全方位直接主动支护。

技术领域

本发明属于软岩巷道支护方法技术领域，具体是一种高地应力巷道支护装置与施工方法。

背景技术

我国煤炭开采深度越来越大，随着埋深的增加，巷道所处地应力也越来越大，巷道围岩控制与支护问题越发突出，现有的“锚网喷”联合支护方式已经不再能够满足深部巷道尤其是深部软岩巷道支护强度的要求。且深部巷道高地应力来自于巷道的各个方向，单纯的对巷道某一方向进行支护难以保证巷道围岩的稳定性，对巷道进行多方向共同支护成为深部软岩巷道围岩控制的主流。为实现对巷道全方位提供直接支撑并实现自动化让压的目的，一种全方位直接支护可自动化控制的高地应力巷道支护的装置与方法。通过预先掘进圆形使巷道受力更为均匀；通过喷混凝土层，使巷道表面光滑，为受力钢托板提供有效接触面；通过设置钢拖板，使巷道高地应力能够传递至液压支架，提供主动支撑应力；通过设置内设钢管，为液压支架提供基座支撑，由于其为圆形钢管具有应力自调节的作用可以有效避免应力集中；通过设置液压控制系统，可以实现对巷道围岩压力的自动化控制，并实现预支撑与自动化让压，避免巷道围岩应力集中，控制巷道围岩变形，杜绝巷道发生冲击地压。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种高地应力巷道支护装置与施工方法。

本发明采取以下技术方案：一种一种高地应力巷道支护装置，包括巷道围岩表面控制系统、巷道支护应力位移控制系统以及巷道内部地平系统。

巷道围岩表面控制系统包括短锚索、锚索锚固剂、锚索托盘以及巷道围岩表面混凝土层；巷道围岩表面混凝土层环形设置，巷道围岩表面混凝土层外圈环向均匀安装有锚索托盘，锚索托盘上安装向外伸出的短锚索，短锚索端部为锚索锚固剂。

巷道支护应力位移控制系统包括弧形钢托板、液压支架、液压支架底座、钢管以及液压控制系统；弧形钢托板沿巷道围岩表面混凝土层内圈设置有若干个，弧形钢托板内侧设置有环形的钢管，每个弧形钢托板与环形的钢管之间设置有一个液压支架，液压支架安装在液压支架底座上，液压支架底座沿钢管外侧环向设置，液压控制系统通过液压支架进液管路分别与每个液压支架连接。

巷道内部地平系统包括地平钢板与地平纵梁，地平钢板水平安装在钢管内圈，地平钢板下部与钢管之间支撑地平纵梁。

一种高地应力巷道支护装置的施工方法，包括以下步骤。

S100～巷道掘进：开掘圆形巷道；

S200～巷道围岩表面控制系统安装：步骤S100巷道掘进完毕后，在圆形巷道表面以巷道断面圆心为原点间隔36°钻打短锚索孔，安设短锚索，并在巷道表面浇筑混凝土层；

S300～巷道支护应力位移控制大系统地面制作：同步骤S100同时进行，制作弧形钢托板，将其内弧面焊接于液压支架顶部；在钢管表面以钢管圆心为原点以36°为间隔，焊接与液压支架底部相适应的液压支架底座；在液压支架底座附近于钢管钻打液压支架进液孔，以便液压支架进液管道能够通过，在钢管内部液压支架进液孔附近焊接液压支架进液管路钩环，以便液压支架进液管路能够与钢管紧密连接，液压支架进液管道穿过液压支架进液孔与液压支架上的进液口相连；将焊有弧形钢拖板的液压支架焊接于液压支架底座上，并在钢管内部焊接钢平板与钢纵梁，形成巷道内部地平系统；

S400～装置运送：将步骤S300制作而成的装置运送至井下巷道支护段；