1.一种斜孔用的托盘,其特征在于,它是一个楔形垫块,楔形垫块上下两面分别是平面和斜面,垫块上设有锚杆孔,楔形垫块斜面的角度应保证托盘使用时,锚杆垂直于托盘斜面布置。
2.如权利要求1所述的斜孔用的托盘,其特征在于,托盘的楔形尖端为内凹的圆弧状。
3.一种用于深部回采巷道高应力破碎围岩超前支护的注浆锚杆索组合梁,其特征在于,它包括钢梁、注浆锚索、注浆锚杆、方形护板、托盘、紧固螺母和锚索锁具,所述的托盘是一个楔形垫块,楔形垫块上下两面分别是平面和斜面,垫块上设有锚杆孔,楔形垫块斜面的角度应保证托盘使用时,锚杆垂直于托盘斜面布置;上述各部件的连接关系是:在钢梁的两端分别固定有方形护板,在钢梁和护板的中心均设有锚索孔,孔径大于锚索直径;在护板上设有四个锚杆孔,每个锚杆孔对应一个托盘,托盘的平面紧贴护板,四个托盘的弧形部位均朝向护板中心,注浆锚杆依次穿过托盘和护板通过锚固剂固定在顶板岩层中,注浆锚杆自由端通过螺母施加预紧力;注浆锚索穿过锚索孔通过锚固剂固定在上覆稳定岩层中,注浆锚索自由端通过索具进行固定。
4.如权利要求3所述的用于深部回采巷道高应力破碎围岩超前支护的注浆锚杆索组合梁,其特征在于,托盘的楔形尖端为内凹的圆弧状。
5.如权利要求3或4所述的用于深部回采巷道高应力破碎围岩超前支护的注浆锚杆索组合梁,其特征在于,所述护板上的锚杆孔为长圆孔,且孔径应大于注浆锚杆直径。
6.一种利用上述组合梁对深部回采巷道高应力破碎围岩超前支护方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:采用应力解除法对工作面超前支承压力进行监测随着工作面推进,回采工作面后方顶板逐渐垮落形成采空区,在回采巷道中超前工作面一定范围内沿煤层走向在巷道实体煤帮处布置若干钻孔,利用钻孔应力计进行应力监测,获得工作面前方围岩应力相对变化,进而分析超前支承压力分布特征并绘制应力曲线,通过应力曲线划分出超前应力影响范围;
步骤二:采用钻孔窥视法对回采巷道顶板进行探测
2.1:在超前应力影响范围内沿煤层走向在巷道顶板处布置多个钻孔,利用钻孔电视进行顶板裂隙探测,获得顶板裂隙发育高度范围以及破坏程度,通过顶板裂隙发育高度范围以及破坏程度,确定钻孔的角度,根据每个钻孔的角度选择与各自钻孔相匹配的垫块;
2.2:以钻孔轴线中点为分界线,孔口至中点范围内划为钻孔的浅部,中点至孔底范围内划为钻孔的深部,对2.1步的钻孔窥视结果进行分析,包括裂隙条数和裂隙张开度,将第一个受超前支承压力影响浅部出现裂隙的钻孔与第一个深部出现裂隙的钻孔之间的范围划定为浅部注浆区;将第一个深部出现裂隙的钻孔与最靠近应力峰值位置的钻孔之间划定为深部注浆区;
步骤三:回采巷道顶板超前段补强支护设计
3.1:确定布置组合梁时的排距P
所述组合梁的注浆锚杆注浆浆液在围岩内的最大扩散范围K为:K=R+S 式中:
R为注浆锚杆垂直布置时浆液扩散半径,单位为m;
S为注浆锚杆倾斜布置时浆液扩散范围,单位为m;
所述注浆锚杆垂直布置时浆液扩散半径R为:
式中:
Q为单位时间内的注浆量,单位为m3/min;
T为注浆持续时间,单位为min;
N为岩层孔隙率,可由室内岩石力学试验获得;
H为一次注入岩层厚度,单位为m;
所述一次注入岩层厚度H可确定为:
H=L·sinθ 式中:
L为注浆锚杆长度,单位为m;
θ为注浆锚杆在顶板围岩内的倾角,且θ=90°-α,其中α为垫块倾斜角度,单位为°;
所述注浆锚杆倾斜布置时浆液扩散范围S为:
组合梁的布置排距P应满足:
P≤2S·cosβ,
式中:β为注浆锚杆在围岩内的俯视倾角,单位为°;
3.2:在超前支承压力影响范围之外按照排距P布置注浆锚杆索组合梁,在此过程中对注浆锚杆和注浆锚索进行预紧但不进行注浆施工,实现对回采巷道的初步补强支护及加固;
步骤四:回采巷道顶板浅部围岩注浆施工
当施工到超前支承压力的影响范围之内的区域时,回采巷道围岩由浅部向深部逐渐发生破坏,根据顶板裂隙带探测结果对进入浅部注浆区内的注浆锚杆进行选择性注浆施工,实现回采巷道浅部围岩的补强加固;
步骤五:回采巷道顶板深部围岩注浆施工
随着工作面继续推进,对进入深部注浆区内的注浆锚索进行注浆施工,同时对进入浅部注浆区的注浆锚杆进行注浆施工,达到回采巷道围岩由浅到深、由表及里的分级递进式加固;
工作面每完成一个循环进尺,重复上述步骤1-5,从而实现对整个回采巷道的补强加固。