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CN109611130B - 一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法 - Google Patents

一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，首先在具有冲击危险的区域分别垂直于实体煤帮及顶板布置大直径钻孔，然后在所布置的大直径钻孔至安装吸能材料，所述吸能材料为注浆锚杆上每隔一段距离安装一个梯度吸音棉，直至整个注浆锚杆上均匀间隔安装若干梯度吸音棉；最后通过注浆锚杆上的注浆孔对未安装吸能材料的大直径钻孔部位进行注浆加固。本发明通过注浆锚杆与吸能材料耦合的方法，不仅可以对静载荷进行有效卸压、有效吸收动载荷的冲击波，还能提高巷道两帮及顶板的稳定性，达到防治地压和支护的双重目的。

Description

一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法
技术领域
本发明涉及一种防止冲击的方法，具体涉及一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，属于精密光学部件加工设备技术领域。
背景技术
近年来，随着煤矿开采深度逐渐加大，冲击地压的现象越来越受到世界各国的关注，冲击地压不仅会造成煤岩体振动、煤岩体破坏、设备损坏、人员伤亡等事故，还会引发瓦斯、煤尘爆炸、火灾水灾等灾害；经研究发现冲击地压的发生主要是由于动载荷和静载荷共同作用的结果。目前对于冲击地压危险区域的防冲措施主要包括大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板卸压爆破、煤层注水卸压等防冲措施，但是这些措施的原理均是通过对顶板和煤层的预破裂，从而产生应力释放区，进而减弱和消除集中静载荷的影响；采用这些防治措施虽能产生较好的卸压效果，但是由于大直径钻孔的存在，会影响煤壁的完整性，破坏了煤体的自撑能力，加剧了支护的难度；且这些措施仅能消除集中静载荷对冲击区域的影响，当地质条件较为复杂时，动载荷往往是产生冲击地压的主要因素，而上述防治措施对于减弱和消除动载引发的冲击地压效果甚微。
发明内容
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，不仅能够增强煤壁的完整性，又能够有效的吸收冲击地压发生时产生的冲击波，同时消除动载荷和静载荷的负面影响，起到安全支护与防治冲击地压的双重作用。
为了解决上述问题，本发明一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，包括以下步骤：
第一步，在工作面回采过程中利用钻屑法确定冲击危险区域；
第二步，在具有冲击危险的区域分别垂直于实体煤帮及顶板布置大直径钻孔；
第三步，在第二步所布置的大直径钻孔处安装吸能材料；所述吸能材料是由100％聚酯纤维组成的梯度吸音棉；具体安装步骤如下：
首先，在注浆锚杆端部安装下限位阀，并依次放入下隔绝板、梯度吸音棉、上隔绝板和上限位阀，完成一个梯度吸音棉的安装；
然后，按照上述方法在注浆锚杆上每隔一段距离安装一个梯度吸音棉，直至整个注浆锚杆上均匀间隔安装若干梯度吸音棉；
第四步，通过锚杆钻机将安装有梯度吸音棉的注浆锚杆锚固在岩层中，注浆锚杆长度大于大直径钻孔深度0.5m以上以保证锚固效果；
第五步，每两个梯度吸音棉之间的注浆锚杆上均开设有注浆孔，通过注浆孔对未安装吸能材料的大直径钻孔部位进行注浆加固。
上述方法首先通过布置大直径钻孔进行静载荷的卸压，然后将吸能材料布置在大直径钻孔内部，吸能材料可以吸收冲击地压发生时产生的冲击波，以此来减弱冲击地压的强度，降低对巷道的破坏；通过注浆锚固与梯度吸音棉在注浆锚杆上交替布置的方式达到支护与降压的双重效果，解决了布置大直径钻孔造成的冲击危险区域煤体破碎难于支护的现象，保证了巷道的安全性；且吸能材料质地较为松软，可以容许适量的压缩变形，因此可以通过适当增加大直径钻孔的密度来增强卸压效果，既可以提高卸压效果，又能达到安全支护和吸波防治冲击地压的目的。
进一步的，为了能够有效地监测注浆锚杆及吸能材料耦合支护和防冲效果，待吸能材料安装完毕以及注浆锚杆锚固完成后，在距离应力集中区域50m附件的位置处进行顶板深孔爆破，然后对应力集中区域及两侧5m范围处分别进行巷道完整性和微震监测，并及时采取应对措施；具体如下：
a、当巷道完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护与防冲效果较好；
b、当巷道完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护效果较好，但吸能效果不好，应适当增加吸能材料的长度；
c、当巷道不完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护效果不好，但防冲效果很好，应适当减小吸能材料的长度；
d、当巷道不完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护与防冲效果都不好，应适当增加注浆锚杆及吸能材料的安装密度和吸能材料的长度。
为了可以全面阻断振动波的传播途径，在煤帮及顶板上安装的吸能材料及注浆锚杆采用上下错位交替布置的方式。
第一步中利用钻屑法判断冲击危险区域的方法如下：在工作面煤壁往外巷道两帮中打若干直径
Figure GDA0002444131310000031
的钻孔，钻孔平行于煤层倾斜方向，记录其每孔每米煤粉量，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险区域，当钻屑量异常增多，钻屑粒度增大，响声和微冲击强度升高，证明冲击危险程度增加。
具体的，第二步中，在冲击危险区域，每隔1.5m实施一个大直径钻孔，所述大直径钻孔孔径大于100mm、孔深15m。
本发明采用注浆锚杆与吸能材料耦合的方法，不仅可以对静载荷进行有效卸压、有效吸收动载荷的冲击波，还能提高巷道两帮及顶板的稳定性，达到防治地压和支护的双重目的；本方法经济性好，适用性高，能够大程度消除或减弱冲击地压的发生，有效的降低矿井的工人生命和财产损失，为煤矿安全生产提供保障。
附图说明
图1是本发明注浆锚杆与吸能材料安装位置示意图；
图2是本发明沿巷道掘进方向剖面布设示意图；
图3是本发明沿巷道走向的垂直剖面布设示意图。
图4是本发明垂直煤壁的钻孔布设方式示意图；
图中：1、注浆锚杆；2、注浆孔；3、梯度吸音棉；4、隔绝板；5、限位阀；6、大直径钻孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。
如图1至图3所示，一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，包括以下步骤：
第一步，在工作面回采过程中利用钻屑法确定冲击危险区域；在工作面煤壁往外巷道两帮中打若干直径
Figure GDA0002444131310000032
的钻孔，钻孔平行于煤层倾斜方向，记录其每孔每米煤粉量，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险区域，当钻屑量异常增多，钻屑粒度增大，响声和微冲击强度升高，证明冲击危险程度增加。
第二步，在具有冲击危险的区域分别垂直于实体煤帮及顶板布置大直径钻孔；具体的，每隔1.5m实施一个大直径钻孔6，所述大直径钻孔孔径大于100mm、孔深15m。
第三步，在第二步所布置的大直径钻孔处安装吸能材料；所述吸能材料是由100％聚酯纤维组成的梯度吸音棉；具体安装步骤如下：
首先，在注浆锚杆1端部安装下限位阀，并依次放入下隔绝板4、梯度吸音棉3、上隔绝板4和上限位阀5，完成一个梯度吸音棉的安装；
然后，按照上述方法在注浆锚杆1上每隔一段距离安装一个梯度吸音棉3，直至整个注浆锚杆上均匀间隔安装若干梯度吸音棉；
第四步，通过锚杆钻机将安装有梯度吸音棉3的注浆锚杆1锚固在岩层中，注浆锚杆1长度大于大直径钻孔6深度0.5m以上以保证锚固效果；
第五步，每两个梯度吸音棉之间的注浆锚杆上均开设有注浆孔2，通过注浆孔2对未安装吸能材料3的大直径钻孔6部位进行注浆加固。
上述方法首先通过布置大直径钻孔进行静载荷的卸压，然后将吸能材料布置在大直径钻孔内部，吸能材料可以吸收冲击地压发生时产生的冲击波，以此来减弱冲击地压的强度，降低对巷道的破坏；通过注浆锚固与梯度吸音棉在注浆锚杆上交替布置的方式达到支护与降压的双重效果，解决了布置大直径钻孔造成的冲击危险区域煤体破碎难于支护的现象，保证了巷道的安全性；且吸能材料质地较为松软，可以容许适量的压缩变形，因此可以通过适当增加大直径钻孔的密度来增强卸压效果，既可以提高卸压效果，又能达到安全支护和吸波防治冲击地压的目的。
进一步的，为了能够有效地监测注浆锚杆及吸能材料耦合支护和防冲效果，待吸能材料安装完毕以及注浆锚杆锚固完成后，在距离应力集中区域50m附近的位置处进行顶板深孔爆破，然后对应力集中区域及两侧5m范围处分别进行巷道完整性和微震监测，并及时采取应对措施；具体如下：
a、当巷道完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护与防冲效果较好；
b、当巷道完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护效果较好，但吸能效果不好，应适当增加吸能材料的长度；
c、当巷道不完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护效果不好，但防冲效果很好，应适当减小吸能材料的长度；
d、当巷道不完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护与防冲效果都不好，应适当增加注浆锚杆及吸能材料的安装密度和吸能材料的长度。
如图4所示，为了可以全面阻断振动波的传播途径，在煤帮及顶板上安装的吸能材料及注浆锚杆1采用上下错位交替布置的方式。

Claims (5)

1.一种注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在工作面回采过程中利用钻屑法确定冲击危险区域；
第二步，在具有冲击危险的区域分别垂直于实体煤帮及顶板布置大直径钻孔；
第三步，在第二步所布置的大直径钻孔处安装吸能材料；所述吸能材料是由100％聚酯纤维组成的梯度吸音棉；具体安装步骤如下：
首先，在注浆锚杆(1)端部安装下限位阀，并依次放入下隔绝板(4)、梯度吸音棉(3)、上隔绝板(4)和上限位阀(5)，完成一个梯度吸音棉的安装；
然后，按照上述方法在注浆锚杆(1)上每隔一段距离安装一个梯度吸音棉(3)，直至整个注浆锚杆上均匀间隔安装若干梯度吸音棉；
第四步，通过锚杆钻机将安装有梯度吸音棉(3)的注浆锚杆(1)锚固在岩层中，注浆锚杆(1)长度大于大直径钻孔(6)深度0.5m以上以保证锚固效果；
第五步，每两个梯度吸音棉之间的注浆锚杆上均开设有注浆孔(2)，通过注浆孔(2)对未安装吸能材料(3)的大直径钻孔(6)部位进行注浆加固。
2.根据权利要求1所述的注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，其特征在于，为了能够有效地监测注浆锚杆及吸能材料耦合支护和防冲效果，待吸能材料安装完毕以及注浆锚杆锚固完成后，在距离应力集中区域50m附近的位置处进行顶板深孔爆破，然后对应力集中区域及前后方5m范围内分别进行巷道完整性和微震监测，并及时采取应对措施；具体如下：
a、当巷道完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护与防冲效果较好；
b、当巷道完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护效果较好，但吸能效果不好，应适当增加吸能材料的长度；
c、当巷道不完整，振动波衰减效果明显时，则说明支护效果不好，但防冲效果很好，应适当减小吸能材料的长度；
d、当巷道不完整，振动波衰减效果不明显时，则说明支护与防冲效果都不好，应适当增加注浆锚杆及吸能材料的安装密度和吸能材料的长度。
3.根据权利要求2所述的注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，其特征在于，在煤帮及顶板上安装的吸能材料及注浆锚杆采用上下错位交替布置的方式。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，其特征在于，第一步中利用钻屑法判断冲击危险区域的方法如下：在工作面煤壁往外巷道两帮中打若干直径
Figure FDA0002444131300000011
的钻孔，钻孔平行于煤层倾斜方向，记录其每孔每米煤粉量，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险区域，当钻屑量异常增多，钻屑粒度增大，响声和微冲击强度升高，证明冲击危险程度增加。
5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的注浆锚杆与吸能材料耦合防治冲击地压的支护方法，其特征在于，第二步中，在冲击危险区域，每隔1.5m实施一个大直径钻孔(6)，所述大直径钻孔孔径大于100mm、孔深15m。
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