上行开采倾斜厚煤层软弱顶板沿空留巷支护设施的制作方法

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1.本实用新型涉及煤矿开采技术领域，具体为上行开采倾斜厚煤层软弱顶板沿空留巷支护设施。


背景技术：

2.沿空留巷技术是一项先进、绿色的煤矿开采技术。其突出的优点在于：首先，它取消了维护巷道的煤柱，提高了煤炭资源采出率、延长了矿井服务年限、对煤炭资源合理开发利用、有利于矿山可持续发展；其次，变掘巷为留巷，减少了巷道掘进量、降低了冲击地压和瓦斯突出的危险性、有利于矿山的安全生产；缩短了准备时间，缓解了采掘接替矛盾、提高了矿山的生产效率。
3.到目前为止，我国发展了多种沿空留巷方式，有先进的模板(包括柔性模)高水材料或混凝土充填墙沿空留巷，但成本高、工艺复杂、故障多；也有传统的密集支柱、木垛或矸石墙沿空留巷，但巷旁支护强度低、巷道变形大、效果差；还有巷旁顶板预裂爆破冒落成墙沿空留巷，但技术要求高，施工要求严，现场难以掌控等。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供上行开采倾斜厚煤层软弱顶板沿空留巷支护设施，以解决现在的我国发展了多种沿空留巷方式，有先进的模板(包括柔性模)高水材料或混凝士充填墙沿空留巷，但成本高、工艺复杂、故障多；也有传统的密集支柱、木垛或矸石墙沿空留巷，但巷旁支护强度低、巷道变形大、效果差；还有巷旁顶板预裂爆破冒落成墙沿空留巷，但技术要求高，施工要求严，现场难以掌控的问题。
5.本实用新型由如下技术方案实施：上行开采倾斜厚煤层软弱顶板沿空留巷支护设施，包括第一侧巷壁、顶巷壁、第二侧巷壁和巷底面，所述第一侧巷壁表面底端堆砌有侧墙体，所述顶巷壁表面设置有顶板，所述顶巷壁表面固定安装有顶防护机构，所述第二侧巷壁表面固定安装有侧防护机构；
6.所述顶防护机构包括顶防护网，所述顶防护网通过设置有第一护墙锚杆固定安装于顶巷壁表面，所述顶防护网表面通过锚索交替安装有第二钢带和第二锚梁，所述第二钢带表面固定安装有补支锚索，所述第二锚梁一端末端固定安装于所述侧墙体顶面，所述顶防护机构两端与所述巷底面顶面之间分别抵紧有单体液压支柱；
7.所述侧防护机构包括侧防护网，所述侧防护网通过设置有第二护墙锚杆和补支帮锚固定安装于所述第二侧巷壁表面，所述侧防护网表面通过锚索交替安装有第一钢带和第一锚梁。
8.作为优选，所述侧防护网和所述顶防护网为一体成型结构，所述侧防护网和所述顶防护网跟随所述顶巷壁和所述第二侧巷壁之间的弯折夹角进行弯折。
9.作为优选，所述第一钢带和所述第二钢带位置相匹配，且结构大小一致，所述第一钢带和所述第二钢带为11号工字钢加工而成。
10.作为优选，所述第一护墙锚杆和所述补支锚索交叉设置，所述补支锚索垂直于所述巷底面，所述第一护墙锚杆垂直于所述顶巷壁表面。
11.作为优选，所述第二护墙锚杆和所述补支帮锚交替设置，所述第二护墙锚杆和所述补支帮锚均垂直于所述第二侧巷壁表面。
12.作为优选，还包括肩角锚杆，所述肩角锚杆嵌入于所述顶巷壁和所述第二侧巷壁夹角位置，所述肩角锚杆平分所述顶巷壁和所述第二侧巷壁之间的夹角。
13.作为优选，所述侧墙体为混凝土砌块墙组成，所述侧墙体的浇筑强度为c20，所述侧墙体的长宽高分别为400mm、200mm和160mm。
14.本实用新型的优点：
15.1、本实用新型设置有补支锚索，通过施加高预应力及高刚度附件，形成具有一定强度和刚度的承载层，同时有效抵抗和平衡巷道周围水平高应力对围岩的剪切作用，有效改善巷道周边微观应力场，优化围岩浅部应力环境，促使围岩由两向应力状态向三向应力状态转化，保证了巷道周边围岩的稳定。
16.2、本实用新型设置有第二锚梁，并通过锚索和补支锚索进行锚固，使第二锚梁紧贴顶板表面并提供较大的预应力；同时通过单体液压支柱，可在初期防止顶板所承受的扭力较大，避免超过锚索和补支锚索的极限，或防止锚索和补支锚索被损坏，同时通过主动支护，第二锚梁与顶板形成刚度较高的整体结构，有效增大顶板的抗弯能力，防止顶板在应力再平衡过程中破碎，并且通过侧墙体和第一护墙锚杆加强顶板围岩的稳定性，侧墙体和第一护墙锚杆阻止墙体顶板形成垮落层，避免顶板发生破坏，保证了护巷成功。
附图说明：
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型的横截面结构示意图；
19.图2为本实用新型的顶防护机构结构示意图；
20.图3为本实用新型的侧防护机构结构示意图；
21.图4为本实用新型的侧墙体结构示意图。
22.图中：1、第一侧巷壁；2、顶巷壁；3、第二侧巷壁；4、巷底面；5、侧墙体；6、侧防护机构；601、侧防护网；602、第一钢带；603、第一锚梁；7、顶防护机构；701、顶防护网；702、第二钢带；703、第二锚梁；8、第一护墙锚杆；9、补支锚索；10、肩角锚杆；11、第二护墙锚杆；12、补支帮锚；13、单体液压支柱。
具体实施方式：
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.参看图1
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4：上行开采倾斜厚煤层软弱顶板沿空留巷支护设施，包括第一侧巷壁1、顶巷壁2、第二侧巷壁3和巷底面4，第一侧巷壁1表面底端堆砌有侧墙体5，顶巷壁2表面设置有顶板，顶巷壁2表面固定安装有顶防护机构7，第二侧巷壁3表面固定安装有侧防护机构6；
25.顶防护机构7包括顶防护网701，顶防护网701通过设置有第一护墙锚杆8固定安装于顶巷壁2表面，顶防护网701表面通过锚索交替安装有第二钢带702和第二锚梁703，第二钢带702表面固定安装有补支锚索9，第二锚梁703一端末端固定安装于侧墙体5顶面，顶防护机构7两端与巷底面4顶面之间分别抵紧有单体液压支柱13；
26.侧防护机构6包括侧防护网601，侧防护网601通过设置有第二护墙锚杆11和补支帮锚12固定安装于第二侧巷壁3表面，侧防护网601表面通过锚索交替安装有第一钢带602和第一锚梁603。
27.为了防止碎屑的下落，同时提高该装置结构强度，侧防护网601和顶防护网701为一体成型结构，侧防护网601和顶防护网701跟随顶巷壁2和第二侧巷壁3之间的弯折夹角进行弯折。
28.为了提高支撑强度，第一钢带602和第二钢带702位置相匹配，且结构大小一致，第一钢带602和第二钢带702为11号工字钢加工而成；通过采用强度较高的11#工字钢加工制作为第一锚梁603和第二锚梁703，并通过锚索和补支锚索9进行锚固，使第二锚梁703紧贴顶板表面并提供较大的预应力。
29.为了保证顶巷壁2的稳定性，同时加强对第二锚梁703的固定，第一护墙锚杆8和补支锚索9交叉设置，补支锚索9垂直于巷底面4，第一护墙锚杆8垂直于顶巷壁2表面。
30.为了提高第二侧巷壁3的稳定性，第二护墙锚杆11和补支帮锚12交替设置，第二护墙锚杆11和补支帮锚12均垂直于第二侧巷壁3表面。
31.为了稳定巷道弯折角的稳定，还包括肩角锚杆10，肩角锚杆10嵌入于顶巷壁2和第二侧巷壁3夹角位置，肩角锚杆10平分顶巷壁2和第二侧巷壁3之间的夹角。
32.为了提供稳定的支撑，侧墙体5为混凝土砌块墙组成，侧墙体5的浇筑强度为c20，侧墙体5的长宽高分别为400mm、200mm和160mm；通过设置有侧墙体5和第一护墙锚杆8加强顶板围岩的稳定性，侧墙体5和第一护墙锚杆8阻止墙体顶板形成垮落层，避免顶板发生破坏，保证了护巷成功。
33.本实用新型在使用时，根据巷道围岩应力场优化理论，通过设置有补支锚索9，通过施加高预应力及高刚度附件，最大程度的挤压紧固巷道围岩，消除围岩中的弱面和空隙，提高岩层的整体承载强度，形成具有一定强度和刚度的承载层，并使得上覆岩层的垂直应力向巷道两侧深部岩层转移，同时有效抵抗和平衡巷道周围水平高应力对围岩的剪切作用，有效改善巷道周边微观应力场，优化围岩浅部应力环境，促使围岩由两向应力状态向三向应力状态转化，保证了巷道周边围岩的稳定。
34.同时，采用强度较高的11#工字钢加工制作为第一锚梁603和第二锚梁703，并通过锚索和补支锚索9进行锚固，使第二锚梁703紧贴顶板表面并提供较大的预应力；在初期为防止顶板所承受的扭力较大，超过锚索和补支锚索9的极限，或防止锚索和补支锚索9被损坏，采用单体液压支柱13作为第二锚梁703的辅助支护。通过主动支护，第二锚梁703与顶板形成刚度较高的整体结构，有效增大顶板的抗弯能力，防止顶板在应力再平衡过程中破碎，并且通过侧墙体5和第一护墙锚杆8加强顶板围岩的稳定性，侧墙体5和第一护墙锚杆8阻止
墙体顶板形成垮落层，避免顶板发生破坏，保证了护巷成功。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。