專利名稱：一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)及其施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地礦技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦巷道加固技術(shù)，特別涉及一種通過向巷道外側(cè)圍巖注入與圍巖巖體相匹配的注漿材料加固松動(dòng)的圍巖巖體，將松散軟弱的巖煤體膠結(jié)成整體，使被加固的圍巖松動(dòng)巖體形成一個(gè)應(yīng)力趨向均勻分布、圍巖性質(zhì)趨向均質(zhì)同性、圍巖結(jié)構(gòu)趨向整體承載穩(wěn)定，在巷道外側(cè)的圍巖形成加固組合拱的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)及其施工工藝。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)能源需求的不斷提高，煤炭作為主要的能源來源，其需求量越來越大。因此隨著煤炭開采量和開采范圍的不斷增加，煤炭的開采條件也越來越困難。這造成礦井的深度不斷增加，這樣大埋深、構(gòu)造應(yīng)力、采動(dòng)不均勻的疊加應(yīng)力作用影響下的巷道十分顯現(xiàn)，形成了 “小區(qū)域內(nèi)高應(yīng)力富含帶”，且范圍越來越多，在“小區(qū)域內(nèi)高應(yīng)力富含帶”內(nèi)的巷道支護(hù)，因受到其復(fù)雜地應(yīng)力影響，目前的巷道支護(hù)方式很難保證巷道支護(hù)的穩(wěn)定。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，我國(guó)煤礦每年因向深層、復(fù)雜區(qū)域開采新增受復(fù)雜應(yīng)力影響的軟巖巷道達(dá)800km，而且有大量已有的軟巖巷道支護(hù)因破壞嚴(yán)重需要修復(fù)。過去普遍采用砌碹和金屬支架以及錨桿、錨索來解決巷道的支護(hù)問題，但對(duì)因這種支護(hù)方式均是表面支護(hù)，不能從根本上解決巷道圍巖松動(dòng)圈的質(zhì)地和所受應(yīng)力的狀態(tài)，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，使用壽命短，存在著很大的安全隱患，直接影響著正常的煤礦生產(chǎn)。而且大部分巷道受上述影響，修復(fù)起來變得更加困難?，F(xiàn)在針對(duì)巷道圍巖的加固也使用了注漿的方法，但是現(xiàn)有的注漿方法是在巷道圍巖的周身注漿，注漿的針對(duì)性很差，不能根據(jù)巷道圍巖的受應(yīng)力情況選擇性的注漿，注漿后巷道外側(cè)的圍巖受力仍不均布，不能使圍巖的受力趨于穩(wěn)定，造成加固的效果很差，使用壽命短，維修周期短，耗資龐大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種通過向巷道外側(cè)圍巖注入與圍巖巖體相匹配的注漿材料加固松動(dòng)的圍巖巖體，將松散軟弱的巖煤體膠結(jié)成整體，使被加固的圍巖松動(dòng)巖體形成一個(gè)應(yīng)力趨向均勻分布、圍巖性質(zhì)趨向均質(zhì)同性、圍巖結(jié)構(gòu)趨向整體承載穩(wěn)定，在巷道外側(cè)的圍巖形成加固組合拱的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)及其施工工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，包括巷道，所述的巷道內(nèi)壁上設(shè)置有砼噴漿層，巷道的圍巖內(nèi)設(shè)置有用于向圍巖內(nèi)注入加固漿料以在巷道的外側(cè)形成加固組合拱的注漿錨桿，注漿錨桿的內(nèi)端與巷道圍巖內(nèi)的裂隙導(dǎo)通，注漿錨桿的外端突出于砼噴漿層外側(cè)，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內(nèi)還設(shè)置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內(nèi)，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側(cè)。所述的注漿錨桿分為長(zhǎng)注漿錨桿和短注漿錨桿，長(zhǎng)注漿錨桿和短注漿錨桿交替分布。
所述的注衆(zhòng)錨桿與圍巖的巖面垂直。所述的注漿錨桿為中空結(jié)構(gòu)，且其外壁設(shè)置有注漿孔。所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝包括以下步驟:
步驟1、將虛浮在采用巷道掘進(jìn)機(jī)或者炮掘的方式掘進(jìn)出的巷道內(nèi)壁的破碎巖、煤清理干凈，用風(fēng)鎬剝離巷道內(nèi)壁的危石刷出巷道毛斷面；
步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個(gè)截面上開設(shè)5 7個(gè)檢測(cè)孔，采用超聲波圍巖松動(dòng)圈測(cè)試儀檢測(cè)巷道圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況，并作記錄；
步驟3、首先對(duì)步驟2處理得到的巷道內(nèi)壁上采用噴漿機(jī)噴涂混凝土得到砼噴漿層，其次根據(jù)步驟2檢測(cè)出的巷道的圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況選擇注漿錨桿，定好注漿錨桿眼位；然后打注漿錨桿眼，鉆眼后，用壓風(fēng)或壓水技術(shù)將注漿錨桿眼中的巖粉清除干凈，放入錨固劑，插入錨桿，使注漿錨桿錨固在圍巖內(nèi)，用水泥藥卷封眼；最后采用注漿機(jī)通過注漿錨桿向圍巖內(nèi)注漿，若圍巖內(nèi)的泵壓達(dá)到1.5 3.0Mpa或者相鄰鉆眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時(shí)間為20 30分鐘，注漿完成后及時(shí)封壓和壓緊注漿錨桿的托盤；所述的衆(zhòng)體采用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥衆(zhòng)；
步驟4、對(duì)步驟3注漿完畢后，進(jìn)行檢測(cè)，如注漿圍巖大面積達(dá)不到設(shè)計(jì)終壓，放置2 7天后打插心注漿錨桿復(fù)注，驅(qū)使注漿圍巖形成相對(duì)均質(zhì)穩(wěn)定的承載加固組合拱。所述的步驟2中的檢測(cè)孔的深度不小于巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。所述的步驟3中的注漿錨桿垂直于巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨桿眼的間排距為1500X 1500mm，巷道底角注漿錨桿眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45。。所述的步驟3中的采用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小于600mm。本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)首先對(duì)巷道外側(cè)的圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況進(jìn)行檢測(cè)并作在巷道內(nèi)壁上做出標(biāo)記，然后根據(jù)做出的標(biāo)記設(shè)置注漿錨桿的密度，最后通過注衆(zhòng)錨桿向圍巖內(nèi)注入與圍巖巖體的相匹配的注衆(zhòng)料，對(duì)巷道圍巖內(nèi)的裂隙注漿補(bǔ)強(qiáng)，注漿時(shí)根據(jù)巖石松軟破碎、裂隙發(fā)育的特點(diǎn)注漿，進(jìn)行反復(fù)加固膠結(jié)，從根本上改變了圍巖內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，使巷道松動(dòng)圈內(nèi)圍巖趨于相對(duì)均質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在巷道的外側(cè)形成受力均勻的加固組合拱。本發(fā)明的主要優(yōu)越性表現(xiàn)以下幾個(gè)方面:
I)本發(fā)明的施工工藝簡(jiǎn)單、便于實(shí)施和推廣，采用注漿錨桿注漿，可以利用漿液封堵圍巖的裂隙，隔絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，且能防止圍巖被水浸濕而降低圍巖本身的強(qiáng)度，注衆(zhòng)后，將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)利用圍巖體本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，擴(kuò)大了巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效承載范圍，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和承載能力。2)注漿后，使得噴漿層后的圍巖被充填密實(shí)，保證荷載能均勻地作用在巷道內(nèi)壁的支護(hù)體系上，避免應(yīng)力集中而破壞支護(hù)體系；注漿后使得作用在巷道拱頂上的壓力能有效地傳遞到兩幫，通過對(duì)巷巷道兩幫的加固，又能把荷載傳遞到巷道底板。由于組合拱厚度的加大，能減小作用在巷道底板上的荷載集中度，從而減小巷道底板巖石中的應(yīng)力，減弱巷道底板的塑性變形，減巷道底板臌量，增加了巷道的使用時(shí)間，延長(zhǎng)了巷道的維修周期。
3)對(duì)巷道的圍巖內(nèi)注漿后，使得巷道的總體支護(hù)結(jié)構(gòu)面尺寸加大，圍巖作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的載荷所產(chǎn)生的彎矩減小，降低了支護(hù)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，因此能承受更大的載荷，提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，擴(kuò)大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性。4)注漿后的圍巖整體性好，與原巖形成一個(gè)整體，在大結(jié)構(gòu)應(yīng)力作用下保持穩(wěn)定而不易產(chǎn)生破壞。圍巖注漿加固和巷道內(nèi)壁支護(hù)形式相結(jié)合，不僅能改善圍巖的狀況和應(yīng)力分布，而且大大縮小了圍巖變形，減輕了支架承受的外載壓力，改善了支架的受力狀況。因此本發(fā)明的支護(hù)體系技術(shù)是以不斷提升圍巖自身強(qiáng)度等級(jí)和內(nèi)聚力的全新主動(dòng)動(dòng)態(tài)支護(hù)理念為核心，對(duì)巷道圍巖均布注漿，形成高強(qiáng)柔性封層，構(gòu)建以圍巖和巷道內(nèi)壁支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)體系。該支護(hù)體系技術(shù)形成的支護(hù)圈體，能夠有效防止沖擊地壓發(fā)生時(shí)帶來的巷道變形破壞對(duì)人員和設(shè)備的損壞，減輕事故程度，本發(fā)明的以主動(dòng)支護(hù)理念為指導(dǎo)，在穩(wěn)壓狀態(tài)下向圍巖內(nèi)注進(jìn)高強(qiáng)度水泥漿液，將松散軟弱的巖煤體膠結(jié)成整體，并在巷道圍巖體內(nèi)預(yù)留帶壓漿液，以不斷調(diào)整壓力的注漿手段在巖體內(nèi)留置預(yù)應(yīng)力，緩釋迭加應(yīng)力和不斷提高軟弱巖、煤體自身整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。從而實(shí)現(xiàn)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)和保護(hù)軟弱巖巷道支護(hù)穩(wěn)定性的目的要求。


圖1是本發(fā)明一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.巷道 2.長(zhǎng)注漿錨桿 3.短注漿錨桿 4.注漿錨索 5.加固組合拱
6.圍巖7、5仝噴衆(zhòng)層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
如圖1所示，一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，包括巷道1，所述的巷道I內(nèi)壁上設(shè)置有砼噴漿層7，巷道I的圍巖內(nèi)設(shè)置有用于向圍巖內(nèi)注入加固漿料以在巷道I的外側(cè)形成加固組合拱5的注漿錨桿，注漿錨桿的內(nèi)端與巷道I圍巖內(nèi)的裂隙導(dǎo)通，注漿錨桿的外端突出于砼噴漿層7外側(cè)，所述的巷道I頂部和兩幫的圍巖內(nèi)還設(shè)置有注漿錨索4，注漿錨索4的一端錨固在圍巖內(nèi)，注漿錨索4的另一端錨固在砼噴漿層7的外側(cè)。 所述的注衆(zhòng)錨桿分為長(zhǎng)注衆(zhòng)錨桿2和短注衆(zhòng)錨桿3，長(zhǎng)注衆(zhòng)錨桿2和短注衆(zhòng)錨桿3交替分布。所述的注漿錨桿與圍巖的巖面垂直。所述的注漿錨桿為中空結(jié)構(gòu)，且其外壁設(shè)置有注漿孔。所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝包括以下步驟:
步驟1、將虛浮在采用巷道掘進(jìn)機(jī)或者炮掘的方式掘進(jìn)出的巷道內(nèi)壁的破碎巖、煤清理干凈，用風(fēng)鎬剝離巷道內(nèi)壁的危石刷出巷道毛斷面；
步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個(gè)截面上開設(shè)5 7個(gè)檢測(cè)孔，采用超聲波圍巖松動(dòng)圈測(cè)試儀檢測(cè)巷道圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況，并作記錄；
步驟3、首先對(duì)步驟2處理得到的巷道內(nèi)壁上采用噴漿機(jī)噴涂混凝土得到砼噴漿層，其次根據(jù)步驟2檢測(cè)出的巷道的圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況選擇注漿錨桿，定好注漿錨桿眼位；然后打注漿錨桿眼，鉆眼后，用壓風(fēng)或壓水技術(shù)將注漿錨桿眼中的巖粉清除干凈，放入錨固劑，插入錨桿，使注漿錨桿錨固在圍巖內(nèi)，用水泥藥卷封眼；最后采用注漿機(jī)通過注漿錨桿向圍巖內(nèi)注漿，若圍巖內(nèi)的泵壓達(dá)到1.5 3.0Mpa或者相鄰鉆眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時(shí)間為20 30分鐘，注漿完成后及時(shí)封壓和壓緊注漿錨桿的托盤；所述的衆(zhòng)體采用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥衆(zhòng)；
步驟4、對(duì)步驟3注漿完畢后，進(jìn)行檢測(cè)，如注漿圍巖大面積達(dá)不到設(shè)計(jì)終壓，放置2 7天后打插心注漿錨桿復(fù)注，驅(qū)使注漿圍巖形成相對(duì)均質(zhì)穩(wěn)定的承載加固組合拱。所述的步驟2中的檢測(cè)孔的深度不小于巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。所述的步驟3中的注漿錨桿垂直于巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨桿眼的間排距為1500X 1500mm，巷道底角注漿錨桿眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45。。所述的步驟3中的采用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小于600mm。對(duì)圍巖松動(dòng)圈的檢測(cè)步驟依據(jù)國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(ISRM)試驗(yàn)專業(yè)委員會(huì)于1987年頒布的《巖石應(yīng)力測(cè)定的建議方法》和我國(guó)《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(SL264 2001)進(jìn)行。檢測(cè)步驟如下:
(O造孔:先用金剛石鉆頭開孔，鉆進(jìn)到預(yù)測(cè)孔深，再用鉆頭同心鉆進(jìn)測(cè)量孔，長(zhǎng)度約45 Cm0(2)洗孔:測(cè)量鉆孔進(jìn)完畢，觀察巖芯較為完整，且無大的節(jié)理裂隙面，則用清水沖洗，清除測(cè)量孔中的巖粉；如果巖芯不符合測(cè)試要求，則用套芯，重復(fù)第I步的工作。(3)應(yīng)變計(jì)的安裝:把應(yīng)變計(jì)膠筒內(nèi)腔裝滿環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，并用若干銷釘固定活塞，再用安裝桿定向送入測(cè)孔內(nèi)，推動(dòng)安裝桿，切斷銷釘，粘結(jié)劑從排膠孔排出，充滿應(yīng)變計(jì)與鉆孔巖壁的空隙。(4)應(yīng)力解除:待粘結(jié)劑固化后，用金剛石鉆頭套鉆解除，按解除深度分級(jí)測(cè)讀解除應(yīng)變值(在應(yīng)變叢粘結(jié)部位前后一倍測(cè)孔直徑范圍內(nèi)需2 cm為一級(jí))。解除深度應(yīng)超過應(yīng)變叢粘貼部位孔徑()的2倍。具體實(shí)施例1
本發(fā)明在平頂山煤業(yè)集團(tuán)五礦的應(yīng)用:
1、施工簡(jiǎn)介:平頂山煤業(yè)集團(tuán)五礦己三下延采區(qū)共五條下山，即皮帶暗斜井下段、軌道下延下山、皮帶下延下山、東翼回風(fēng)下山、西翼回風(fēng)下山底臌變形嚴(yán)重，支護(hù)失修。尤其是軌道下延下山及下車場(chǎng)，平均巷修周期為一年，嚴(yán)重地段不到一年就無法滿足安全運(yùn)輸需要。造成平頂山煤業(yè)集團(tuán)五礦已三采區(qū)軌道下延下山破壞主要因素有以下幾個(gè)方面原因:
(1)巷道的圍巖本身比較軟弱，巷道布置居于軟巖和煤層層位中；
(2)巷道遭受到反復(fù)采動(dòng)影響；
(3)由于周圍煤層基本采完，形成較為明顯的孤島壓力；
(4)此區(qū)域多條巷道布置在這里，巷道之間壓力反復(fù)傳遞的相互影響。2、針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況對(duì)要建立的支護(hù)體系的總體要求:
(O強(qiáng)化封層的可靠性，達(dá)到確保注漿效果的目的；
(2)認(rèn)真開挖好底角的泄壓槽，確保注漿通道暢通；
(3)嚴(yán)格布控注漿、復(fù)注漿和淺、深結(jié)合的注漿關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)工序； (4)強(qiáng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，確保適時(shí)動(dòng)態(tài)注漿不斷恢復(fù)巷道支護(hù)體系的工作阻力；
(5)采用高標(biāo)號(hào)水泥噴漿(425號(hào)水泥)和注漿(425號(hào)水泥以上的專用水泥為好)；
(6)強(qiáng)調(diào)一年期內(nèi)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控和適時(shí)動(dòng)態(tài)至關(guān)重要的復(fù)注工作。3、施工部件的選擇:
I)第一層錨桿噴漿層的支護(hù)參數(shù):
(I)、錨桿
a、錨桿長(zhǎng)度為2200 2400 mm、； b、錨桿間排距為:700X700mm;
C、錨桿桿體采用本礦正常使用的螺紋鋼錨桿。(2)、噴漿層
a、第一，二次噴層厚度分別為80mm、60mm,噴層總厚度在140mm以上；
b、砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為:1:2:1.5。速凝劑與水泥比例為:3%。(3)、鋼絲繩
采用廢舊鋼絲繩(5 7〃的6股鋼絲繩，破開用其中的2股)，要求縱向應(yīng)在10米以上；橫向?yàn)橄锏莱装逋獾南锏乐苓呥呴L(zhǎng)的長(zhǎng)度。(4)、托盤
托盤采用6_厚的鋼板制作而成，用生鐵鑄要認(rèn)真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨桿脫錨，失去托錨力而使錨桿空懸，失去錨桿的關(guān)鍵作用。2)第二層錨桿噴漿層的支護(hù)參數(shù):
(I)、錨桿
a、錨桿長(zhǎng)度為2400mm ,；
b、錨桿間排距為:700X700mm;
C、錨桿桿體采用本礦正常使用的螺紋鋼錨桿。(2)、噴漿層
a、第三次噴層厚度60mm；
b、砂漿中的水泥、黃砂、石子比例為:1:2:1.5。速凝劑與水泥比例為:3 5%。(3)、鋼絲繩
采用廢舊鋼絲繩同上；斷面過大(12 m2以上)除加鋼絲繩外同時(shí)可加鋪150X 150mm的鋼筋網(wǎng)。(4)、托盤
托盤采用6_厚的鋼板制作而成，用生鐵鑄要認(rèn)真鑄造，防止其脆性斷裂，造成錨桿脫錨，失去托錨力而使錨桿空懸，失去錨桿的關(guān)鍵作用。3)錨注錨桿的技術(shù)參數(shù):
(I)、注衆(zhòng)錨桿
a、注漿錨桿的間排距，第一層注漿錨桿的間排距設(shè)計(jì)為1400X1400 mm ;第二層注漿錨桿的間排距設(shè)計(jì)為1600X1600 mm;
b、錨桿規(guī)格為Φ22X2000mm，采用6"，壁厚4mm，黑鐵管制作；
C、第一層注漿錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為1600 1800 mm ;第二層注漿錨桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為2000 2200mm ;桿體上在螺紋800mm以下，順序按150X150 mm ;三向鉆有Φ6 8mm注漿孔。
4 )注漿漿液和漿液配比
注漿材料的選取主要考慮下列原則:漿液的結(jié)石體最終強(qiáng)度高；漿液結(jié)石率高，與煤巖具有良好的粘附性；漿液流動(dòng)性好，配比易調(diào)；漿液具有足夠的穩(wěn)定性，漿液成本低廉無毒無味。實(shí)踐證明，高強(qiáng)度水泥是性能好，材料來源廣泛，價(jià)格合理的漿液主材料。所以注漿材料采用525 #以上的水泥來制作漿液。a、設(shè)計(jì)按高標(biāo)號(hào)水泥525 # (新標(biāo)號(hào)425)以上的水泥:除有淋水外一般不加速速凝劑，以確保漿液凝固后的長(zhǎng)期強(qiáng)度；
b、漿液水灰比，第一次注漿漿液配比取1:0.6 0.8 ;第二次注漿漿液配，應(yīng)略小于一次注漿漿液濃度；取1:0.8 1.0 ;
C、漿液應(yīng)采用機(jī)械攪拌，以保證漿液攪拌力度；人工要認(rèn)真負(fù)責(zé)，且攪拌力度以測(cè)定漿液濃度和粘度來保證質(zhì)量；
d、漿和漿液要慮盡渣滓，確保注漿效果。5)注漿量
由于圍巖裂隙發(fā)育，松動(dòng)范圍的不均勻性和圍巖巖性的差異，圍巖吸漿量差別較大，所以本著既有效地加固圍巖達(dá)到一定的擴(kuò)散半徑，又要節(jié)省注漿材料和注漿時(shí)間的原則。a、第一次注漿量可控制在4 6袋水泥；(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際巷道位移狀態(tài)及打眼遇到特殊情況，以不跑漿為限制可適當(dāng)提高注漿量)。b、第二次注漿量一般可控制在3 4袋水泥，但壓力達(dá)不到注漿終壓要求應(yīng)以滿足注漿壓力要求為止。6)注漿壓力
a、第一次注衆(zhòng)終壓可控制在1.5 2.0 Mpa0b、底角的注漿壓力要高于頂板和兩幫部注漿壓力一般控制在2.0 3.0Mpa0C、第二次注漿壓力應(yīng)高于第一次注漿壓力，注漿終壓可控制在2.5 3.0Mpa04、相關(guān)參數(shù)的要求
I)、巷道預(yù)留斷面及設(shè)計(jì):為確保巷道有效使用斷面，并能給圍巖的移變空間，巷道的掘進(jìn)毛斷面，應(yīng)大于設(shè)計(jì)凈斷面，頂與每邦為100 150mm。以確保二次注漿的預(yù)留斷面。2)、巷道監(jiān)測(cè)量測(cè)監(jiān)控的設(shè)計(jì):在復(fù)雜地壓、地應(yīng)力反復(fù)作用下的巷道測(cè)量監(jiān)控點(diǎn)，每個(gè)斷面應(yīng)有3 5個(gè)測(cè)定點(diǎn)；巷道監(jiān)控點(diǎn)距在10 15米之間。3)、注漿工序?qū)嵤r(shí)間安排
a注漿時(shí)間安排首先根據(jù)巷道移變量確定:新掘巷道移變量達(dá)到80 120mm，就應(yīng)注漿(考慮巷道圍巖的可注性)；修復(fù)巷道移變量達(dá)到30 50mm就可以注漿。b新掘巷道時(shí)間控制上，可定為20 40天，既可保證巷道施工的平行作業(yè)空間，也給有對(duì)圍巖移變觀測(cè)時(shí)間；修復(fù)巷道控制在15 20天就可以安排注漿。c注漿工序?qū)嵤r(shí)間的安排，一定要在監(jiān)測(cè)監(jiān)控移巷道圍巖變量的基礎(chǔ)上，掌握到一定的巷道圍巖移變規(guī)律，并且要在確保安全得到可靠保證情況下進(jìn)行錨注支護(hù)施工。d、復(fù)注時(shí)間一是移變量控制:同樣新掘巷道移變量達(dá)到80 120mm，就應(yīng)再次復(fù)注漿；修復(fù)巷道移變量達(dá)到30 50mm就可以注漿；二是、巷道比較穩(wěn)定可以時(shí)間而定復(fù)注工作，在巷道工程結(jié)束前(6 12個(gè)月)統(tǒng)一復(fù)注漿。4)、堅(jiān)持專人、專工具量測(cè)；專人記錄,記錄本專用。
5、施工效果
平頂山煤業(yè)集團(tuán)五礦己三下延采區(qū)擴(kuò)修，通過實(shí)施本發(fā)明“均布注漿”整體控制支護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了支護(hù)抗力與巷道圍巖變形的同步，多重注漿也使巷道的破碎圍巖在錨網(wǎng)梁噴初級(jí)支護(hù)后很快膠結(jié)為一體，有效的提高了巷道圍巖自身承載能力，改善了破碎圍巖內(nèi)部的應(yīng)力環(huán)境，使巷道變形得到了有效控制，保證了平煤股份五礦己三下延采區(qū)的穩(wěn)定性，為礦井的安全高效生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件。具體實(shí)施例2
本發(fā)明在平頂山煤業(yè)集團(tuán)十一礦的應(yīng)用:
1、工程簡(jiǎn)介:平頂山煤業(yè)集團(tuán)十一礦自2008年以來，該段巷道收斂變形嚴(yán)重，已先后經(jīng)過兩次開幫重新錨網(wǎng)噴支護(hù)，多次拉低，目前巷道實(shí)際高度2.3米至2.5米，實(shí)際寬度3.2米至3.4米，其中突出表現(xiàn)的巷道底鼓特別嚴(yán)重；已十分突出制約采區(qū)的總回風(fēng)巷的回風(fēng)風(fēng)量，影響安全生產(chǎn)。特別讓我們深有認(rèn)識(shí)的是此區(qū)域的不均等的水平應(yīng)力，使上幫的移近量是下幫的數(shù)倍。2、針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況對(duì)要建立的支護(hù)體系的總體要求:
a、加大置換底板力度，在底角開挖泄壓槽的同時(shí)，增加開挖兩個(gè)底板泄壓槽；
b、針對(duì)不均衡水平應(yīng)力，施工中采取放炮泄壓的技術(shù)措施；
C、由于水平應(yīng)力較大除巷道預(yù)控?cái)嗝婧侠碚瓶兀瑫r(shí)延長(zhǎng)第一次注漿時(shí)間至一個(gè)月后，確保第一次注漿效果應(yīng)對(duì)變化復(fù)雜的水平應(yīng)力；
d、嚴(yán)把支護(hù)的一道工序強(qiáng)韌封層的設(shè)計(jì)和施工，確保后續(xù)各支護(hù)單元的支護(hù)功能的充分發(fā)揮；
e、認(rèn)真執(zhí)行穩(wěn)壓注漿的各項(xiàng)要求，確保注漿膠結(jié)效果；同時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)注漿要確實(shí)及時(shí)掌
控；
f、噴漿和注漿水泥都要盡量采用高標(biāo)號(hào)的水泥，以確保支護(hù)層質(zhì)量和膠結(jié)圈體的強(qiáng)
度；
g、切實(shí)把握好一年期內(nèi)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控和適時(shí)動(dòng)態(tài)至關(guān)重要的復(fù)注工作。3、施工方案
采用多層支護(hù)技術(shù)，其施工工藝過程:掘出荒斷面(修護(hù)為:刷大清理剝離危石)一初噴80mm厚混凝土一打普通頂幫錨桿掛繩及上托盤一復(fù)噴80mm打注漿錨桿孔一安裝注漿錨桿一注底角注漿錨桿一注兩幫注漿錨桿一注拱部注漿錨桿一復(fù)噴80_厚混凝土一打普通頂邦錨桿掛繩和網(wǎng)混合及上托盤一噴60mm — 二復(fù)注(控制在5 6米距離)。第三次注漿定于全交叉點(diǎn)施工完畢后進(jìn)行。4、施工效果
“均布注漿”整體控制技術(shù)在十一礦的成功應(yīng)用，分顯示了“均布注漿”整體控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，也用實(shí)踐證明了該技術(shù)的可行性和可靠性。此項(xiàng)技術(shù)為十一礦帶來了顯著的生產(chǎn)效益和社會(huì)效益，礦井的聞效生廣創(chuàng)造良好的條件。具體實(shí)施例3
本發(fā)明在平頂山煤業(yè)集團(tuán)一礦的應(yīng)用:
1、工程簡(jiǎn)介:隨著開采深度的不斷增加，礦井資源開采的條件也越來越困難。深部礦井開采帶來的困難巷道支護(hù)穩(wěn)定性之問題難以攻克，尤其是大埋深、復(fù)雜構(gòu)造和采動(dòng)壓力下的疊加壓力，巷道的支護(hù)更加困難。這些壓力分別有時(shí)間快慢差異、力的大小和方向差異等情況所導(dǎo)致的，因此是不等時(shí)、不均勻的疊加壓力組合。在這種不均勻的疊加壓力作用下，巷道支護(hù)還經(jīng)常會(huì)遭到反復(fù)的破壞，因而要讓巷道支護(hù)保持穩(wěn)定也就越來越困難。2、針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況提出建立的支護(hù)體系:以強(qiáng)韌封層、密貼封閉圍巖，穩(wěn)壓注漿膠結(jié)節(jié)理發(fā)育的松散復(fù)合圍巖體，不斷提升圍巖巖體強(qiáng)度、通過“預(yù)控置換激隙卸壓構(gòu)建均質(zhì)同性圍巖支護(hù)圈體技術(shù)”改變圍巖應(yīng)力狀態(tài)，充分調(diào)動(dòng)圍巖自身承載能力，實(shí)現(xiàn)真正的主動(dòng)、動(dòng)態(tài)和立體支護(hù)體系，達(dá)到有效控制巷道變形的錨注支護(hù)。即先挑頂、刷幫到設(shè)計(jì)毛斷面規(guī)格要求，再進(jìn)行噴射砼，打錨桿、掛繩、再噴射砼、掛繩或網(wǎng)、復(fù)噴、注漿、復(fù)噴、復(fù)注的軟巖巷道支護(hù)施工方法。3、施工部件的選擇:
O螺紋鋼高強(qiáng)錨桿:Φ 22 mm、長(zhǎng)度為2.0m,2.4m，或螺紋鋼等強(qiáng)錨桿:Φ 20mm、長(zhǎng)度為
2.0m,2.4mο 錨桿間排距:700X700mm。2)注漿錨桿Φ22 mm，I.8m、2.4 m，注漿錨桿間排距1.5X1.5m。復(fù)注的錨桿間排距 1.8X1.8 m, Φ22 mm，長(zhǎng)度為 1.8 m、2.4 m。3)鋼絲繩:按錨桿700X700mm間排距縱橫掛好鋼絲繩，二次掛繩繩距可加為350 X 350mm，并繃緊、壓緊使其緊貼巖面。4)噴射5全:厚度:初次噴80mm,復(fù)噴70mm,再?gòu)?fù)噴40 mm。水泥:注衆(zhòng)用42.5(原525)號(hào)；噴漿用32.5 (原425)號(hào)。速凝劑:占水泥重量3 5%。紅矸粉重量:水泥:紅矸粉=1: 3。4、施工工藝:刷邦一噴衆(zhòng)一打錨桿一掛繩一復(fù)噴一打注衆(zhòng)錨桿一注衆(zhòng)一復(fù)注一清
理一成巷。5、主要支護(hù)技術(shù)參數(shù)
I)巷道基本幾何尺寸要嚴(yán)格把握好。巷道最終斷面為使用斷面106%以上(巷道毛斷面為(高 200mm + 200mm + 3500mm=3900mm;寬 200mm + 200mm X 2 + 4800mm=5400mm),以保證
巷道修復(fù)后應(yīng)力重新分部造成巷道斷面微變形，實(shí)現(xiàn)二次注漿最佳效果，不影響巷道有效斷面，確保二次注漿所需用的斷面和巷道正常使用斷面。2)施工順序:巷道挑頂、刷邦后，隨即進(jìn)行初噴砼臨時(shí)支護(hù)，噴厚80mm ;打錨桿掛鋼絲繩后再進(jìn)行復(fù)噴70mm，復(fù)噴滯后3 5m。復(fù)噴完成后即進(jìn)行注漿(固定頂板的注漿錨桿除外)。3)注漿錨桿采用Φ 22mm、長(zhǎng)度1800mm、2400mm，間排距1500 X 1500mm，一次注漿完成后，需對(duì)不穩(wěn)定的巷道進(jìn)行二次補(bǔ)注。注漿前根據(jù)監(jiān)測(cè)監(jiān)控的具體情況，對(duì)巷道位移速度明顯和噴層崩裂處進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)噴復(fù)注，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)化圍巖穩(wěn)定巷道支護(hù)的技術(shù)效果。4)樹脂錨桿:采用直徑Φ 22mm長(zhǎng)度為2.0m,2.4m高強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿，或采用直徑Φ 20mm、長(zhǎng)度為2.0m,2.4m等強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿，每根錨桿用樹脂藥卷2 3卷，樹脂錨桿間、排距 700 mmX700mm。5)鋼絲繩:采用4 6分的廢舊鋼絲繩，按錨桿間、排距縱橫掛好后，再進(jìn)行二次噴射砼。6)注漿:φ頂、幫注漿錨桿:頂幫注漿錨桿規(guī)格為Φ22πιπι、長(zhǎng)度為1.8m、2.4m，采用6分黑鐵管
制作，壁厚4_，桿體上順序鉆有Φ6_注漿孔，封孔采用快硬水泥藥卷。巷道全斷面布置注漿錨桿，間、排距1500mm X 1500mm。( 底角注漿錨桿:底角注漿錨桿規(guī)格同頂、幫錨桿，排距1500mm，下扎角度30° 45° ,底角錨桿孔口低于底板100mm。:g:復(fù)注錨桿規(guī)格為Φ22 _、長(zhǎng)度為1.8m、2.4m，間、排距1800 _X 1800mm ;視其
圍巖移近量而定。: .托盤:托盤采用6mm厚的鋼板制作而成。⑤注漿參數(shù):
a、水灰比:
注漿材料是注漿技術(shù)中一個(gè)不可分割的部分，漿液的可注性及其力學(xué)性能是決定注漿效果的關(guān)鍵因素，注漿材料的成本及漿液消耗量的大小又決定了注漿加固技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的合理性。因此，注漿材料的選取是巷道注漿加固能否成功的先決條件。注漿材料的選取主要考慮下列原則:漿液的結(jié)石體最終強(qiáng)度高；漿液結(jié)石率高，與軟巖具有良好的粘附性；漿液流動(dòng)性好，配比易調(diào)；漿液具有足夠的穩(wěn)定性，故注漿材料采用普通硅酸鹽42.5 (原525)#水泥。漿液水灰比為0.7:1 1:1。b、注漿量:
對(duì)于單孔而言，為了保證合理注漿量，一是控制泵壓在圍巖內(nèi)泵壓達(dá)到1.5 2.5MPa時(shí)應(yīng)停止注漿；二是根據(jù)相鄰鉆孔跑漿量來定，相鄰鉆孔一旦跑衆(zhòng)，應(yīng)及時(shí)封鄰孔或停止注漿。根據(jù)多年注漿實(shí)踐，在十?dāng)?shù)個(gè)礦巷道中注漿經(jīng)驗(yàn)注入量，每孔按8 12袋水泥(每袋水泥50kg)為適中，第一次注漿量約每米2.7t ;為保證注漿在大跨度、高壓力和有冒落狀況下巷道的質(zhì)量，復(fù)注是非常必要的，復(fù)注量一般為一次注漿量的60%，復(fù)注量約為
1.2t。C、注漿壓力:注漿壓力根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，注漿壓力為1.5 2.5MPa，最大注漿壓力為
2.5MPa，低角孔注漿壓力可加到2.5 3.0MPa0d、注漿時(shí)間
為了防止注漿在弱面漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，造成跑漏現(xiàn)象，在控制注漿壓力和注漿量的同時(shí)，必須控制注衆(zhòng)時(shí)間，一般為30 40min。e、施工工藝:
施工工藝為:打注漿錨桿孔一安裝注漿錨桿一注底角注漿錨桿一注兩幫注漿錨桿一注拱部注漿錨桿一在監(jiān)測(cè)監(jiān)控移變量的基礎(chǔ)上，巷道漿皮有擠裂現(xiàn)象，再補(bǔ)噴50mm厚砼一復(fù)注。
:f:注漿泵的控制:根據(jù)巷道注漿變化情況，即時(shí)開、停注漿泵，并時(shí)刻注意觀察注漿泵的注漿壓力，以免發(fā)生堵塞崩管現(xiàn)象。φ孔口管路連接:應(yīng)注意前方注漿情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏漿、堵管等事故，并掌握好注漿量及注漿壓力，及時(shí)拆除和清洗注漿閥門。綜上所述，“均布注漿”整體圍巖控制技術(shù)，采用多層級(jí)、多結(jié)構(gòu)和多功能支護(hù)體系，以人工編制的鋼絲繩網(wǎng)為骨架進(jìn)行砼支護(hù)，達(dá)到強(qiáng)韌封層，密貼巖面，護(hù)幫護(hù)頂?shù)哪康?，再?duì)已封閉的圍巖利用自閉式注漿錨桿和中空注漿錨索進(jìn)行淺部、深部交叉、重復(fù)注漿，改變松動(dòng)圈內(nèi)圍巖松散破碎、整體性差的狀況，以提高圍巖的整體性和強(qiáng)度，使破碎的圍巖膠結(jié)成均質(zhì)的統(tǒng)一整體，達(dá)到提高圍巖抵抗力的目的，保證巷道的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，包括巷道，其特征在于:所述的巷道內(nèi)壁上設(shè)置有砼噴漿層，巷道的圍巖內(nèi)設(shè)置有用于向圍巖內(nèi)注入加固漿料以在巷道的外側(cè)形成加固組合拱的注漿錨桿，注漿錨桿的內(nèi)端與巷道圍巖內(nèi)的裂隙導(dǎo)通，注漿錨桿的外端突出于砼噴漿層外側(cè)，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內(nèi)還設(shè)置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內(nèi)，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的注漿錨桿分為長(zhǎng)注漿錨桿和短注漿錨桿，長(zhǎng)注漿錨桿和短注漿錨桿交替分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的注漿錨桿與圍巖的巖面垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的注漿錨桿為中空結(jié)構(gòu)，且其外壁設(shè)置有注漿孔。
5.一種如權(quán)利要求1 4任一所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝，其特征在于:所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝包括以下步驟: 步驟1、將虛浮在采用巷道掘進(jìn)機(jī)或者炮掘的方式掘進(jìn)出的巷道內(nèi)壁的破碎巖、煤清理干凈，用風(fēng)鎬剝離巷道內(nèi)壁的危石刷出巷道毛斷面； 步驟2、在步驟I得到的巷道的同一個(gè)截面上開設(shè)5 7個(gè)檢測(cè)孔，采用超聲波圍巖松動(dòng)圈測(cè)試儀檢測(cè)巷道圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況，并作記錄； 步驟3、首先對(duì)步驟2處理得到的巷道內(nèi)壁上采用噴漿機(jī)噴涂混凝土得到砼噴漿層，其次根據(jù)步驟2檢測(cè)出的巷道的圍巖松動(dòng)圈的形狀、范圍以及裂隙發(fā)育情況選擇注漿錨桿，定好注漿錨桿眼位；然后打注漿錨桿眼，鉆眼后，用壓風(fēng)或壓水技術(shù)將注漿錨桿眼中的巖粉清除干凈，放入錨固劑，插入錨桿，使注漿錨桿錨固在圍巖內(nèi)，用水泥藥卷封眼；最后采用注漿機(jī)通過注漿錨桿向圍巖內(nèi)注漿，若圍巖內(nèi)的泵壓達(dá)到1.5 3.0Mpa或者相鄰鉆眼跑漿，立即停止注漿，單孔注漿時(shí)間為20 30分鐘，注漿完成后及時(shí)封壓和壓緊注漿錨桿的托盤；所述的衆(zhòng)體采用水泥和水的水灰比為0.7:1.0 1: 1.0的水泥衆(zhòng)； 步驟4、對(duì)步驟3注漿完畢后，進(jìn)行檢測(cè)，如注漿圍巖大面積達(dá)不到設(shè)計(jì)終壓，放置2 7天后打插心注漿錨桿復(fù)注，驅(qū)使注漿圍巖形成相對(duì)均質(zhì)穩(wěn)定的承載加固組合拱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝，其特征在于:所述的步驟2中的檢測(cè)孔的深度不小于巷道或者已開挖峒室跨度的2.5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝，其特征在于:所述的步驟3中的注漿錨桿垂直于巖面，巷道頂部和兩幫注漿錨桿眼的間排距為1500X1500mm，巷道底角注漿錨桿眼的排距為1500mm、其距離巷道底板的高度不超過100mm、下扎角度為30。 45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)的施工工藝，其特征在于:所述的步驟3中的采用水泥藥卷封孔，保證封孔的深度不小于600mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤礦巷道均布注漿結(jié)構(gòu)及其施工工藝，它包括巷道，所述的巷道內(nèi)壁上設(shè)置有砼噴漿層，巷道的圍巖內(nèi)設(shè)置有用于向圍巖內(nèi)注入加固漿料以在巷道的外側(cè)形成加固組合拱的注漿錨桿，注漿錨桿的內(nèi)端與巷道圍巖內(nèi)的裂隙導(dǎo)通，注漿錨桿的外端突出于砼噴漿層外側(cè)，所述的巷道頂部和兩幫的圍巖內(nèi)還設(shè)置有注漿錨索，注漿錨索的一端錨固在圍巖內(nèi)，注漿錨索的另一端錨固在砼噴漿層的外側(cè)；本發(fā)明對(duì)巷道圍巖內(nèi)的裂隙注漿補(bǔ)強(qiáng)，注漿時(shí)根據(jù)巖石松軟破碎、裂隙發(fā)育的特點(diǎn)注漿，進(jìn)行反復(fù)加固膠結(jié)，從根本上改變了圍巖內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，使巷道松動(dòng)圈內(nèi)圍巖趨于相對(duì)均質(zhì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在巷道的外側(cè)形成受力均勻的加固組合拱。
文檔編號(hào)E21D11/00GK103195442SQ20131011091
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者涂興子, 郭春生, 李明遠(yuǎn), 李如波, 黃慶顯, 車云立 申請(qǐng)人:平頂山天安煤業(yè)股份有限公司