[01142141]一种巷道超静定防冲四维支护装置及其支护方法

随着煤矿开采深度的增加,覆岩运动和矿山压力都表现出了一些新特征。深部采场、巷道和硐室的围岩呈现应力高、温度高、地下水水压高、扰动强度高、冲击危险高、蠕变明显、变形大等特点,造成巷道和硐室支护困难,返修频繁,维护费用巨大等问题。 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种巷道超静定防冲四维支护装置,装置包括按照一定规律阵列分布的设置在巷顶、巷帮或底板的锚固锚索和设置在巷顶、巷帮或底板的锚杆,锚固锚索在锚索孔处设置有护孔碗锁,锚固锚索裸露在巷道内的锚索拆散为若干组钢绞线,钢绞线向不同方向通过锁具与相邻的锚杆连接或者锚固锚索的钢绞线连接,钢绞线与煤岩体表面之间设置有变形块。采用该技术方案的巷道超静定防冲四维支护装置,可以控制巷道的轴向、环向和径向的作用力,适用于高应力区、强扰动、有冲击倾向性的工程围岩的大变形控制。本发明还公开了所述巷道超静定防冲四维支护装置的支护方法,该方法操作简便、可靠,便于施工。 本发明与现有技术相比,具有以下5点显著的创新与进步： （1）使巷道或硐室围岩在新的平衡结构中处于三向等压状态,充分发挥围岩自身的承载能力,有利于保持顶板的完整性。 （2）护孔碗锁和中锁具之间所连钢绞线可以在巷道围岩发生大变形时自动拉伸滑动,并保持恒定的工作摩擦阻力,通过恒阻大变形吸收围岩能量,能够在围岩大变形条件下仍然具有较好的支护作用; （3）在钢绞线上安设紧贴煤岩体表面的变形块,该变形块可以将锚索中的拉应力转化为向围岩内部的挤压作用力,对钢绞线施加预紧力后,实现对围岩施加相应的径向力和切向力。 （4）达到设定预紧力后将锚索中间直钢绞线距孔口一定距离处剪断安装传感器,可以实现对锚固锚索长度和受力进行无损检测;变形块可以根据受力情况改变颜色。由此,可以实现动态监测和预警。 （5）使用护孔碗锁和中、边锁具,提高了支护的安全性。护孔碗锁、锁具都有过载保护和欠载进补功能,可根据围岩变形情况定期进行调节,实现等强协调支护。 孔庄煤矿、王庄煤矿和平煤等现场实践证明,本发明专利的巷道超静定防冲四维支护方法在巷道动力灾害防控方面效果明显,巷道收敛变形较传统支护方法减小30%以上,成巷费用仅为锚网索注加U型钢支护方案成本的一半。 本技术相关发明专利和推广应用成果获中国煤炭工业专利奖一等奖2项,山西省科技进步二等奖1项,内蒙古自治区科技进步二等奖1项,国家能源局科技进步一等奖1项,国家安全生产监督管理总局“第五届安全生产科技成果”三等奖1项,中国煤炭工业协会科技进步二等奖1项,山西省科技进步三等奖1项。