[发明专利]深部沿空顺槽实体煤侧巷帮锚索锚固深度确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤巷支护技术，尤其涉及沿空顺槽实体煤侧巷帮的支护技术。

背景技术

随着煤矿向深部开采的转移，巷道围岩破坏范围大、变形严重、支护困难，严重影响了巷道安全。这一情形在800米以上深部沿空综放顺槽支护中尤为突出，巷道两帮支护成为难点。巷道两帮支护涉及到沿空侧巷帮支护、实体煤侧巷帮和顶板支护。其中，在沿空侧通过充填材料等支护技术(例如中国专利CN200810159579.0公开的煤层综放工作面沿空留巷巷帮支护法，以及中国专利CN200710026096.9公开的沿空留巷巷帮支护法)，使得该侧巷帮支护有了明显改善；但在巷道实体煤侧巷帮支护越来越困难。

与本申请有关的是巷道实体煤侧巷帮支护方法，目前公开的支护方法主要有以下几种方法：

1、中国专利CN201010243094.7公开的强帮强角煤巷锚杆支护方法，包括设于巷道顶板的多根顶锚杆及顶锚索和设于巷道侧壁的多根帮锚杆及帮锚索，多根顶锚杆及顶锚索中，靠近巷道两侧的顶锚杆及顶锚索分别向巷道的外侧倾15-30°；多根帮锚杆及帮锚索中，最上层帮锚杆及帮锚索向上倾斜15°-30°，最下层帮锚杆及帮锚索向下倾斜15-30°。该方法在一定程度上提高了巷道整体稳定性，减少了巷道变形量与塑性破坏区。

2、中国专利CN201010196509.X公开的煤巷围岩冒顶垮帮的锚索桁架防治方法，通过在煤巷顶板间隔设置多组顶板单体锚索和顶板桁架锚索对煤巷顶板进行支护，在巷帮间隔设置多组帮单体锚索和帮桁架锚索对巷帮进行支护，整个设计充分利用了锚索施工灵活，少占用断面、工期短、安全可靠、节约资金和施加预应力强等优点，顶板桁架锚索可以深入煤巷顶部的最大剪应力区，形成很强的预应力，帮桁架锚索可以伸入巷帮深处，并使用槽钢固定，形成很强的预应力。

3、中国专利CN2008100475908公开的留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，该装置包括支腿、三角形固定支架、支腿横撑和固定锚杆，支腿呈“工”字型，在支腿的上、下端各焊有一个三角形固定支架，支腿上端和下端的固定锚杆穿过三角形固定支架的锚杆孔，一段锚入巷道顶、底板稳定岩层中，另一端挂上托板，将支腿上、下端固定在巷道上帮煤壁上，与金属网、高强预应力锚杆、钢带等支护联合形成一个坚强的支护整体，有效地提升了整体支护的可靠性和安全性。

4、中国专利CN200620126610.7公开的钢管钢丝绳巷帮锚杆，包括钢管和设在钢管内的钢丝绳，钢管上开有3～4条缝隙，钢管的顶端设有托盘，尾端设有带孔的挡圈，设在钢管内的钢丝绳一端固定在托盘上，另一端固定在螺杆上，螺杆通过螺母固定在挡圈上。当围岩横向错动使钻孔变弯曲时，钢管钢丝绳巷帮锚杆随之变形，与围岩接触更紧密，锚固力更强，可有效控制巷道的帮、底鼓等。

上述几种方法虽然解决了一定问题，但只对浅部开采有效，而随着煤矿向深部开采的转移，地压愈来愈大，巷道围岩破坏范围大、变形严重，上述几种方法仍然解决不了问题。分析原因，是由于随着采煤工作面的推进，沿空巷道外侧的直接顶板冒落形成碎状矸石，而直接顶以上的基本顶板形成断裂结构，端部的断裂将在煤体上部的产生，如图1所示。根据顶板运动与压力分布之间关系，顶板在断裂前产生应力集中，断裂后该区域应力则下降，形成低应力区，应力高峰向深部转移，形成高应力区。而上述几种方法的锚固深度是模糊的，只是凭经验确定锚固长度，往往仍锚固在低应力区之内，达不到断裂缝以外的高应力区位置，所以没有起到有效地锚固效果。

发明内容

本发明的目的是克服目前锚固深度模糊的问题，提出一种实体煤侧巷帮锚固深度的确定方法，从而确定出加固范围，计算出锚索的有效长度。

本发明的技术方法是：

第一步：在沿空巷道实体煤侧帮的中部垂直煤壁钻直径40-50mm的孔；

第二步：在钻孔的过程中，每钻进100mm，便收集记录一次钻出的煤粉克重量，直至钻至规定的深度为止；

第三步：根据不同钻进深度对应的煤粉量，获得煤粉量与深度之间关系曲线；并根据煤粉量与应力对应一致的关系，绘制出当量应力分布形态图；

第四步：根据顶板运动与压力分布之间关系可知，顶板在断裂前产生应力集中，一旦断裂，在该区域应力下降，形成低应力区，应力高峰向深部转移，进一步形成高应力区；依据上述机理，并根据应力分布形态图，把钻粉量最低处所处的位置确定为基本顶板超前断裂缝位置，钻粉量最多处所处的位置确定为超前应力高峰位置，超前应力高峰位置和基本顶板超前断裂缝位置之间的区域确定为煤体弹塑性挤压区。