大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置.pdf

本发明公开了一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，它包括支腿、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。本发明取材容易，施工简单，支护安全、可靠，有效地提升了整体支护的可靠性和安全性，解决了处于大倾角厚煤层中的巷道支护技术难题，对防止煤层抽冒滑落具有很好的支护效果，具有很强的实用价值。

1、  一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置置，它包括支腿(1)、三角形固定支架(7A、7B)、支腿横撑(12)和上、下端固定锚杆(5A、5B)，其特征在于：所述支腿(1)呈工字型，在支腿(1)的上、下端各焊有一个三角形固定支架(7A、7B)，支腿(1)上端和下端的固定锚杆(5A、5B)穿过三角形固定支架(7A、7B)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(6A、6B)将支腿(1)上、下端固定在巷道上帮煤壁上，与金属网(8)、高强预应力锚杆(9)、M4钢带(10)联合支护形成一个支护整体。

2、  根据权利要求1所述的一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，其特征在于：所述的支腿(1)采用14#矿用工字钢制作，其翼缘的一面紧贴并垂直于M4钢带(10)。

3、  根据权利要求1所述的一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，其特征在于：三角形固定支架(7A、7B)由横支撑(2A、2B)和斜支撑(3A、3B)分别组成一个上端夹角为30°和下端夹角为60°的三角形，横支撑(2A、2B)和斜支撑(3A、3B)上分别开有上、下端固定锚杆(5A、5B)穿过的锚杆孔。

4、  根据权利要求1所述的一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，其特征在于：在支腿(1)上固定三角形支架(7A、7B)的横支撑(2A、2B)和斜支撑(3A、3B)之间，用支撑套管(4A、4B)与固定三角形支架(7A、7B)上的锚杆孔焊接。

5、  根据权利要求1所述的一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，其特征在于：上、下端固定锚杆(5A、5B)采用高强预应力锚杆(9)，高强预应力锚杆(9)穿过三角形固定支架(7A、7B)中的横支撑(2A、2B)和斜支撑(3A、3B)之间的支撑套管(4A，4B)，分别与巷道轴线水平面成60°和30°的夹角锚入巷道顶、底板岩层内。

大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置
技术领域
本发明涉及一种井下大倾角厚煤层中留小煤柱沿空掘巷上回风巷上帮支护装置，具体涉及处在大倾角厚煤层中留小煤柱沿空掘巷时上回风巷小煤柱一侧煤帮支护中的支架，它与金属网、高强预应力锚杆、钢带联合组成一种支护结构。
背景技术
在大倾角厚煤层中留小煤柱沿空掘进上回风巷时，一般情况下巷道上帮和底板都处在煤层中。受上阶段工作面推进时的采动影响和采空区老塘水的长期浸泡作用，巷道上帮小煤柱煤体松软，整体性差，煤层与其顶底板之间由于浸润作用抗剪强度明显降低，巷道开挖后，在小煤柱自重应力和采空区老塘水压力作用下，小煤柱煤体极易向下抽冒滑落，对巷道的稳定、巷道内的人员和设备安全构成威胁，给安全生产带来严重隐患。目前，大倾角厚煤巷道支护有的采用传统的U型钢可缩性支架或工字钢支架的棚式支护方式，有的采用锚网带支护。采用棚式支护时，棚脚不稳，难以阻止巷道上帮小煤柱的下滑，而且在顶板压力作用下极易产生大变形，难以控制巷道稳定。锚网带联合支护虽然能在一定程度上改善巷道两帮煤壁的完整性和应力状态，增强煤体的自承载能力，但仍然难以防止巷道上帮小煤柱的整体抽冒滑落，因此，必须寻找更为理想的新型支护方式才能有效地解决大倾角厚煤层中巷道上帮的支护难题。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，该装置与金属网、预应力锚杆、钢带支护结构配套使用，实现了在大倾角厚煤层中对巷道上帮的支护，本发明由支架将金属网、预应力锚杆、钢带支护结构进一步固定在巷道壁面上，形成了一道坚实的支护墙，大大提高了整体支护效应，保证了巷道内施工作业的安全。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：
为了加强巷道上帮的支护，在常用的金属网、预应力锚杆、钢带等支护结构的基础上，在紧贴并垂直于钢带的表面布置支腿，支腿用14#矿用工字钢制作，为了固定支腿，在支腿上、下两端各焊接一个用钢板制作的三角形固定支架，三角形固定支架由横支撑和斜支撑组成，在横支撑和斜支撑的表面上各开有一个便于固定锚杆穿过的φ40mm锚杆孔，在两个锚杆孔之间加焊一个φ40的套管，以提高横支撑和斜支撑的支撑能力。
一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，它包括支腿、三角形固定支架、支腿横撑和上、下端固定锚杆，其特征在于：所述支腿呈“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、钢带支护联合形成一个坚强的支护整体。
所述的支腿采用1 4#矿用工字钢制作，其翼缘的一面紧贴并垂直于钢带，支腿的上、下端各焊有一个三角形固定支架。
所述的三角形固定支架由横支撑和斜支撑分别组成一个上端夹角为30°和下端夹角为60°的三角形，横支撑和斜支撑上分别开有上、下端固定穿过的φ40mm锚杆孔，以利于上、下端固定锚杆穿过。
所述的支腿固定支架的支撑套管，用φ40mm的钢管制作，并与固定支架上的锚杆孔焊接，用以提高在安装固定锚杆时横支撑和斜支撑的支撑能力。
所述的支腿上、下端固定锚杆采用高强预应力锚杆，锚固时，锚杆穿过固定支架中的横支撑和斜支撑之间的支撑套管，分别与巷道轴线水平面成60°和30°的夹角锚入煤层顶底板稳定岩层内，起到固定支腿的作用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
在大倾角厚煤层掘进巷道上帮支护中，采用支腿、锚带网的联合支护方式，可以改善巷道上帮的应力分布，起到良好的整体支护效果，与棚架支护和锚带网支护相比，能有效地提升整体支护的可靠性和安全性，更加保障了巷道施工作业的安全，有效地防止了小煤柱抽冒滑落，解决了大倾角厚煤层中的巷道支护技术难题，而且支护材料取材容易，制作和施工简单，支护安全、可靠，大大节约支护成本，具有很强的实用价值。
附图说明
图1为一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置结构示意图
图2为一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置上端固定支架A-A剖面图
图3为一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置上端固定支架B-B剖面图
图4为一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置下端固定支架C-C剖面图
图5为一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置下端固定支架D-D剖面图
图6为一种大倾角厚煤层掘巷帮部支护立面图
其中：1-支腿，2A、2B-横支撑，3A、3B-斜支撑，4A、4B-支撑套管，5A-上端固定锚杆，5B-下端固定锚杆，6A、6B-托板，7A、7B-三角形固定支架，8-金属网，9-高强预应力锚杆，10-M4钢带，11-预应力锚杆托板，12-支腿横撑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
一种大倾角厚煤层留小煤柱沿空掘巷帮部支护装置，它包括支腿1、三角形固定支架7A、7B、支腿横撑12和上、下端固定锚杆5A、5B，其特征在于：所述支腿1呈“工”字型，在支腿1的上、下端各焊有一个三角形固定支架7A、7B，支腿1上端和下端固定锚杆5A、5B穿过三角形固定支架7A、7B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6A、6B将支腿1上、下端固定在巷道上帮煤壁上，与金属网8、高强预应力锚杆9、M4钢带10等支护结构联合形成一个坚强的支护整体。
所述的支腿1采用14#矿用工字钢制作，其翼缘的一面紧贴并垂直于M4钢带10，支腿1的上、下端各焊有一个三角形固定支架7A、7B。
所述的三角形固定支架7A、7B由横支撑2A、2B和斜支撑3A、3B分别组成一个上端夹角为30°和下端夹角为60°的三角形。横支撑2A、2B和斜支撑3A、3B上分别开有上、下端固定锚杆5A、5B穿过的锚杆孔，锚杆孔为φ40mm，以便上、下端固定锚杆5A、5B穿过。在支腿1固定三角形支架7A、7B的横支撑2A、2B和斜支撑3A、3B之间，用支撑套管4A、4B与固定支架上的锚杆孔焊接并作支撑连接，用以提高在安装固定锚杆5A、5B时横支撑2A、2B和斜支撑3A、3B的支撑能力。
所述的上、下端固定锚杆5A、5B采用高强预应力锚杆，穿过固定三角形支架7A、7B中的横支撑2A、2B和斜支撑3A、3B之间的支撑套管4A，4B，分别与巷道轴线水平面成60°和30°的夹角锚入巷道顶、底板稳定岩层内，起到固定支腿1的作用。
煤矿巷道开挖后，立即整平壁面，按照常规支护方式，先挂金属网8，安装高强预应力锚杆9，再沿巷道走向安装M4钢带10，在紧贴M4钢带10挂上高强预应力锚杆9的托板11，在垂直M4钢带10的表面安装支腿1，通过支腿1的上、下端三角形固定支架7A、7B的锚杆孔分别向巷道顶、底板稳定岩层中各打一个锚孔，上、下端固定锚杆5A、5B的一段穿过三角形固定支架7A、7B的锚杆孔固定在巷道顶、底板稳定岩层中，另一端挂上托板6A、6B后将支腿1紧紧地固定在巷道帮部的煤壁上，上端固定锚杆5A的仰角为60°，下端固定锚杆5B的俯角为30°，支腿1与支腿1之间以支腿横撑12连结，以确保支腿1的侧向稳定。