1.本发明涉及巷道支护技术领域，尤其涉及到一种破碎顶板巷道超前支护方法，是一种破碎顶板巷道超前高预紧力斜拉中空注浆锚索锚注/全锚支护方法。
背景技术：2.巷道掘进是煤炭开采的首要条件，我国每年大约掘进30万米的巷道。巷道围岩作为巷道的直接承载结构，其物理力学性质直接影响岩体的承载能力。巷道按围岩性质分类，包括岩巷、穿层巷、半煤巷、煤巷等。不同性质的围岩，巷道的稳定性及自稳能力不同，特别是软岩巷道，受构造或动压影响，巷道围岩自稳时间短、矿压显现剧烈。
3.顶板围岩破碎分多种情况：（1）巷道处于褶皱轴或断层上下盘附近，围岩受构造挤压破碎；（2）顶板为托顶煤或原生层理极发育的软岩，顶板围岩受掘进扰动破坏；（3）巷道围岩因采掘活动，人为造成的破碎。其破碎顶板巷道掘进中共同点是：顶板破碎围岩短时间难以自稳，没有临时支护时间，顶板破碎围岩发生冒落。
4.现在多数矿井为深井大断面掘进，遇到地质异常区，围岩破碎、整体性差，巷道掘出后矿压显现十分剧烈，顶板短时间内不能自稳。传统方法多采用超前密集锚杆、超前管棚以及管棚注浆的方法，这种方法在超前支护中发挥了重大作用，但也存在以下弊端：（1）超前锚杆、超前管棚主动超前支护效果差，超前支护密度大，施工工程量大；（2）要求掌子面前围岩稳定的、有足够的支撑力与抗弯力；（3）注浆管棚，水泥浆固结慢，影响正常掘进工序。
5.现有的专利如《一种破碎顶板大断面巷道快速掘进的浅固深注支护方法》，多侧重于破碎软岩控制技术，对超前围岩控制研究较少。
技术实现要素：6.本发明针对现有技术的不足，提供一种破碎顶板巷道超前支护方法，依托于当前成熟的高强锚注/全锚技术，拓展应用于超前支护上，为破碎顶板围岩临时支护与长久控制赢得时间，成功解决了破碎顶板巷道围岩控制的技术难题。
7.本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种破碎顶板巷道超前支护方法，包括如下方面：（1）采用中空注浆锚索，中空注浆锚索的直径不小于φ22mm，破断力不小于400kn；（2）中空注浆锚索采用斜拉方式，中空注浆锚索与水平面的夹角为40
°
~60
°
，中空注浆锚索末端的竖直投影位于中空注浆锚索注浆端的前方；（3）中空注浆锚索的末端采用树脂端锚，且锚固后施加的预紧力不低于100kn；（4）中空注浆锚索注浆全锚，注浆材料采用速凝有机材料或速凝无机材料。
8.作为优化，中空注浆锚索的末端锚固于稳定岩层中，保证了锚固的可靠性，，由于多数顶板的深度大于4000mm，因此将中空注浆锚索的长度设置为不小于6000mm，以满足多数的使用要求。
9.作为优化，支护时，以排为单位进行打孔，每钻完一排孔，然后依次进行该排的锚
索安装、预紧、注浆，整排锚索支护完毕后，再进行掘进。本优化方案采用一排一支一注浆的支护方法，提高了掘巷效率。
10.作为优化，注浆材料采用速凝的有机或无机材料，粘稠度高、重力作用下裂隙内不自流。
11.作为优化，迎头超前注浆加固后，采取小循环截割掘进，每循环掘进0.8米，截割后进行锚网索支护。本优化方案采用小循环截割掘进，更适合对破碎顶板巷道的支护，避免了随掘随冒的问题。
12.本发明的有益效果为：本发明通过高预紧力提高破碎顶板围岩的挤压作用；通过注浆全锚提高破碎顶板的支护刚度，降低破碎围岩体的扰动破坏；通过浆液扩散提高破碎顶板的整体性；通过双液速凝材料，缩短超前支护时间，提高掘进效率；通过高预紧力斜拉中空注浆锚索锚注/全锚超前支护，提高破碎顶板围岩的自稳性，杜绝了巷道受扰动随掘随冒，从而解决破碎顶板围岩巷道的超前支护的难题；采用固结时间短的浆液，不影响正常掘进，施工效率高；超前支护成本低，经济效益高；超前支护效果好，满足破碎顶板巷道围岩控制的要求。
附图说明
13.图1为本发明中空注浆锚索锚注超前支护侧面图；图2为本发明中空注浆锚索锚注超前支护俯视图；图中所示：1、中空注浆锚索，1a、树脂锚固剂，1b、注浆锚固料，1c、预应力托盘，2、顶板稳定岩层，3、顶板破碎围岩，4、巷道掘进迎头，5、巷道底板围岩。
具体实施方式
14.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
15.破碎顶板巷道围岩自稳性差，受掘进扰动随时冒落，不具备临时支护条件。为解决破碎顶板巷道的临时支护难题，本实施例提供一种破碎顶板巷道超前高预紧力斜拉中空注浆锚索锚注/全锚支护方法。
16.破碎顶板巷道围岩发育有大量原生裂隙、构造裂隙，裂隙面粘结强度低，围岩易松弛滑落。为防止顶板破碎围岩的滑落，传统上超前支护与临时支护多采用被动式支撑式支护，平衡破碎围岩的重力。本实施例高预紧力斜拉中空注浆锚索采用主动围岩控制作用，原理如下：（1）通过锚索预紧力挤压顶板破碎围岩，提高裂隙面之间的力学参数，起到主动支护围岩体的作用；（2）斜拉锚索的竖向分力主动平衡了围岩体的重力，对破碎顶板围岩主动支撑；（3）中空注浆锚索注浆全锚，提高了超前支护系统的刚性，顶板破碎围岩在微小扰动下能及时受到锚索的支护；（4）对于大的裂隙，浆液填充裂隙空间，对顶板破碎围岩3预加固。
17.本实施例的一种破碎顶板巷道超前支护方法，采用可注稠浆的中空锚索与双组份速凝稠浆材料，短时间内对破碎顶板进行超前支护，具体包括如下方面：1、采用高强中空注浆锚索，中空注浆锚索的直径不小于φ22mm，破断力不小于
400kn，便于减小超前支护密度，提高超前支护效率，如图2所示，同一排的中空注浆锚索沿巷道宽度方向排布，且同一排中的相邻中空注浆锚索间距不小于1000mm。
18.2、中空注浆锚索注浆全锚，提高了超前支护系统的刚性，顶板破碎围岩在微小扰动下即及时受到锚索的支护；注浆材料采用速凝有机材料或速凝无机材料，混合的浆液固结用时短、强度高、不收缩，锚固效果好，锚固可靠。
19.3、采用的速凝有机或无机材料的混合浆液稠度高、不自流，固结用时短。传统注浆材料扩散流动性好，浆液因自重作用向下流动，不能充填加固上部裂隙，存在浅部顶板围岩整体垮冒的可能性。
20.4、破碎围岩裂隙发育，通过主动挤压力，减弱弱面效应，提高顶板围岩的整体性，中空注浆锚索的末端采用树脂锚固，且锚固后施加的预紧力不低于100kn。
21.5、中空注浆锚索为柔性材料，抗拉强度高，本方法的中空注浆锚索采用斜拉方式，如图1所示，中空注浆锚索与水平面的夹角为40
°
~60
°
，中空注浆锚索末端的竖直投影位于中空注浆锚索注浆端的前方，锚索沿巷道轴线分力挤压破碎围岩，垂向分力对顶板围岩起支撑作用。
22.6、中空注浆锚索的末端锚固于稳定岩层中，且中空注浆锚索的长度不小于6000mm，由于多数顶板的深度大于4000mm，因此可以满足多数使用要求。
23.7、破碎顶板围岩自稳性差，为提高掘巷效率，执行一排一支一注浆，适当提高超前注浆锚索间距，具体的，支护时，以排为单位进行打孔，每钻完一排孔，然后依次进行该排的锚索安装、预紧、注浆，整排锚索支护完毕后，再进行掘进。相邻两排中空注浆锚索的排间距不大于1000mm，例如针对5.5m宽的巷道支护，顶板均布3颗超前中空注浆锚索。
24.8、迎头超前注浆加固后，采取小循环截割掘进，每循环掘进0.8米，截割后进行锚网索支护。
25.下面结合实际案例对本方法进行说明：某矿已掘下层煤回采顺槽受上覆极近煤层工作面回采动压影响，发生垮冒闭合。为对下层煤进行回采，需要对垮冒闭合巷道进行复掘。因顶板围岩破碎，修复掘进巷道随掘随冒，严重制约回采巷道的掘进。现场施工的超前管棚端头不能自稳，呈整体性冒落，为此采用本发明对破碎围岩顶板进行超前控制。支护技术方案如下：1、每排采用3颗中空注浆锚索，间距1500mm，对巷道迎头顶板围岩进行锚注加固。中空注浆锚索规格为φ22
×
7300mm，锚索角度为水平向上45
°
~75
°
，钻孔直径φ32mm，采用ck23/70一根锚固剂进行锚固，张拉预紧力100kn。
26.2、采用无机速凝材料注浆加固。无机速凝材料型号：dzm-50型双组份无机注浆加固料；设备：2zbq-9/6型矿用气动注浆泵；水灰比1:2.5~3.0。
27.3、迎头超前注浆加固后，采取小循环截割掘进，及时支护。双组份无机速凝材料1h强度≥15mpa，注浆加固1h后，采取小循环截割掘进，每循环掘进0.8米，截割后进行锚网索或架棚支护。
28.本发明在某矿工作面破碎顶板巷道进行了应用，实践证明采用本方案的超前加固方法，破碎顶板巷道围岩得到控制，不再出现随掘随冒的问题，实现巷道安全快速掘进。
29.以上为本发明的一种破碎顶板巷道超前支护方法的具体实施方式，使本领域的技术人员能够理解本发明。当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特
征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
技术特征：1.一种破碎顶板巷道超前支护方法，其特征在于，包括如下方面：（1）采用中空注浆锚索，中空注浆锚索的直径不小于φ22mm，破断力不小于400kn；（2）中空注浆锚索采用斜拉方式，中空注浆锚索与水平面的夹角为40
°
~60
°
，中空注浆锚索末端的竖直投影位于中空注浆锚索注浆端的前方；（3）中空注浆锚索的末端采用树脂端锚，且锚固后施加的预紧力不低于100kn；（4）中空注浆锚索注浆全锚，注浆材料采用速凝有机材料或速凝无机材料。2.根据权利要求1所述的一种破碎顶板巷道超前支护方法，其特征在于：中空注浆锚索的末端锚固于稳定岩层中，且中空注浆锚索的长度不小于6000mm。3.根据权利要求1所述的一种破碎顶板巷道超前支护方法，其特征在于：支护时，以排为单位进行打孔，每钻完一排孔，然后依次进行该排的锚索安装、预紧、注浆，再进行掘进。4.根据权利要求3所述的一种破碎顶板巷道超前支护方法，其特征在于：相邻两排中空注浆锚索的排距不大于1000mm。5.根据权利要求1所述的一种破碎顶板巷道超前支护方法，其特征在于：迎头超前注浆加固后，采取小循环截割掘进，每循环掘进0.8米，截割后进行锚索支护。
技术总结本发明涉及一种破碎顶板巷道超前支护方法，具体是一种破碎顶板巷道超前高预紧力斜拉中空注浆锚索锚注/全锚支护方法，包括如下方面：（1）采用高强中空注浆锚索，中空注浆锚索的直径不小于φ22mm，破断力不小于400KN；（2）中空注浆锚索采用斜拉超前支护，与水平面的夹角为40
技术研发人员：蒋敬平 朱信飞 孙尚尚 王中强 贾全军 樊永佳
受保护的技术使用者：山东安科矿山支护技术有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/5
