[发明专利]基于顶板稳定性的煤巷强顶护帮锚杆支护方法

说明书

一种基于顶板稳定性的煤巷强顶护帮锚杆支护方法，适用于巷道支护领域。将巷道顶板划分为不同区域，分析各个区域的岩芯信息，从而获得顶板各个区域的岩体完整性；通过分析各区域测试结果，判定顶板各区域岩体质量指标，当岩体质量指标大于预设值时，则在该区域内顶板均匀垂直布置多根锚杆或锚索单一强化支护，并在两侧煤帮相应范围内均匀垂直布置多根锚杆。本发明大幅提高了锚杆支护排距，节省了支护时间，明显提高了掘进速度；由于顶板锚杆强度和长度的增加，锚杆预紧力的增大，使得顶板形成足够厚度的锚固岩梁，从而提高巷道整体稳定性，同时将帮部峰值压力的位置转移到靠近煤壁侧，使得煤帮可用强度较低的短锚杆即可控制帮部的变形。

技术领域

本发明涉及一种煤巷支护技术，尤其涉及基于顶板稳定性的煤巷强顶护帮锚杆支护方法。

技术背景

我国煤矿经过40余年的高速发展，采煤技术已经基本实现了现代化和机械化，而掘进工序中仅破煤、装煤和运煤实现了机械化，支护工艺仍靠人海战术。随着高产高效综采工作面的快速推进，需要在井下开掘大量的巷道，据不完全统计，国有大中型煤矿每年新掘进的巷道总长度高达8000km左右，80％以上是开掘在煤层中的巷道，因此，煤巷掘进的速度直接影响到矿井采掘接替。

近年来，随着掘进机、连采机、掘锚机等机械设备在巷道掘进施工中的大量应用，巷道掘进的机械化水平得到一定程度的提升，但远远不能满足现场要求，因为巷道的支护速度跟不上掘进速度，锚杆支护的时间占总掘进时间比重大。

现在煤巷支护大多采用的锚杆索联合支护，虽然在一定程度上能够满足工程现场需要，但是支护密度过大，支护工艺复杂，主动支护强度较小，使得巷道变形量较大，明显制约掘进速度，并时有发生顶板跨冒事故。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种基于顶板稳定性的煤巷强顶护帮锚杆支护方法。

为实现上述技术目的，本发明的基于顶板稳定性的煤巷强顶护帮锚杆支护方法，包括步骤如下：将巷道顶板划分为不同区域，在各个区域中钻取岩芯，分析各个区域的岩芯信息，从而获得顶板各个区域的岩体完整性；

若检测的区域岩芯完整性超过预设值，则判断此区域岩层为较完整岩层或完整岩层，对此区域岩芯进行单轴抗压测试，通过分析各区域测试结果，判定顶板各区域岩体质量指标，当获得的区域岩体质量指标大于预设值时，则在该区域内顶板均匀垂直布置多根锚杆或锚索单一强化支护，并在两侧煤帮相应范围内均匀垂直布置多根锚杆。

详细步骤如下：

a)将巷道顶板划分为不同区域，在各个区域中钻取岩芯，统计分析岩芯中的节理裂隙f米每条,利用公式：Kv＝-0.0286f+0.836，求出岩体完整性指数Kv，从而获得顶板各个区域岩体的完整性；

b)当检测的区域岩芯完整性指数Kv≥0.55时，判断此区域岩层为较完整岩层或完整岩层，将此区域岩芯加工成标准试件，并测定标准试件的单轴抗压强度σc；

c)根据岩体质量指标BQ公式：BQ＝90+3σc+250Kv,计算顶板岩体质量指标BQ，当顶板岩体质量指标BQ≤451时,判断顶板岩体为软岩或较软岩，则采用常规锚注支护；

d)当顶板岩体质量指标BQ＞451时,判断顶板岩体为硬岩或较硬岩，则在该区域内顶板均匀垂直布置4～6根锚杆或锚索单一强化支护，在巷道两侧煤帮相应范围内均匀垂直布置3～4根锚杆。

所述的顶板锚杆或锚索抗拉强度超过1600MPa，锚杆长度为3.5m～5.0m；所述的帮部锚杆抗拉强度超过300MPa，锚杆长度为1.2m～2.0m。

所述的顶板锚杆或锚索需垂直布置，允许误差不能超过3°；所述的帮部锚杆需垂直布置，允许误差不能超过5°。

所述的锚杆支护排距为1.5m～2.0m。