巷道穿斷層破碎帶分步動(dòng)態(tài)耦合支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于采礦建井支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道穿斷層破 碎帶分步動(dòng)態(tài)禪合支護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著對(duì)煤炭需求量的增加和開(kāi)采深度的不斷加大，淺部資源日益枯竭，我國(guó)礦山 相繼進(jìn)入了深部開(kāi)采，地質(zhì)力學(xué)環(huán)境更加復(fù)雜。斷層破碎帶地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地應(yīng)力較大，巷 道變形嚴(yán)重，是易形成較高的應(yīng)力集中區(qū)，巷道圍巖極為破碎，出現(xiàn)非線性大變形和顯著的 流變特征，增加了巷道支護(hù)的困難，影響通風(fēng)斷面，威脅到正常安全生產(chǎn)。在巷道掘進(jìn)過(guò)程 中出現(xiàn)底鼓、兩幫位移、噴層開(kāi)裂和脫落、拱頂下沉、鋼筋網(wǎng)及支架扭曲變形、錯(cuò)桿拉斷等破 壞，尤其是通過(guò)大型斷層破碎帶時(shí)，由于圍巖破碎、自穩(wěn)能力很差，如果不采取有效的巷道 圍巖控制技術(shù)，極易造成大范圍失穩(wěn)破壞。
[0003] 目前，采用傳統(tǒng)的錯(cuò)網(wǎng)索、工字鋼、U型棚或錯(cuò)注支護(hù)難W滿(mǎn)足斷層破碎帶復(fù)雜地 質(zhì)條件的巷道支護(hù)要求，支護(hù)設(shè)計(jì)不合理，主動(dòng)支護(hù)和被動(dòng)支護(hù)體系不協(xié)調(diào)，支護(hù)效果差， 支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖出現(xiàn)剛度、強(qiáng)度等不禪合問(wèn)題突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種巷道穿斷層破碎帶分步 動(dòng)態(tài)禪合支護(hù)方法，該方法針對(duì)破碎帶圍巖變形特征，及時(shí)噴層、適時(shí)加固、滯后注漿，將圍 巖應(yīng)力釋放和巷道支護(hù)作為一個(gè)動(dòng)態(tài)禪合支護(hù)體系，融合了巷道動(dòng)態(tài)支護(hù)原理和分步加固 技術(shù)，協(xié)同發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)支護(hù)作用，解決復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道穿越斷層破碎帶時(shí)出現(xiàn)的 巷道底鼓、兩幫位移、噴層開(kāi)裂和脫落、拱頂下沉、鋼筋網(wǎng)及支架扭曲變形、錯(cuò)桿拉斷破壞等 問(wèn)題。
[0005] 其技術(shù)解決方案包括：
[0006] 一種巷道穿斷層破碎帶分步動(dòng)態(tài)禪合支護(hù)方法，依次包括W下步驟：
[0007] a、在斷層破碎帶巷道毛斷面開(kāi)挖成形后，選用混雜柔性纖維混凝±噴射20mm? 30mm厚的噴層，形成初噴層W封閉圍巖裂隙；
[000引 b、待步驟a圍巖劇烈變形速率趨于穩(wěn)定后，進(jìn)行"錯(cuò)、網(wǎng)、帶、索"安裝，即；錯(cuò)桿、錯(cuò) 索、金屬網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護(hù)安裝，形成支護(hù)層，用于對(duì)內(nèi)部巖層提供強(qiáng)大的支護(hù)阻力；
[0009] C、在所述巷道內(nèi)側(cè)滯后步驟b支護(hù)層5m?10m處安裝封閉式支架，所述封閉式支 架與步驟b支護(hù)層形成強(qiáng)有力的共同承載結(jié)構(gòu)，所述封閉式支架為馬蹄形，所述封閉式支 架是由四條U型鋼兩兩搭接而成，在搭接處選用限位卡纜加一副中間卡纜固定，所述封閉 式支架具有可伸縮性W限制圍巖大量變形；
[0010] t待步驟C完成后，進(jìn)行混凝±復(fù)噴，噴射100mm?120mm厚并進(jìn)行全斷面注漿；
[0011] e、在所述巷道底板鋪設(shè)300mm?400mm厚碎桿石，誘筑混凝±地坪，并在地坪距巷 道幫部一側(cè)150mm?200mm處擱筑水溝，用于排水工作。
[0012] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，步驟a中，上述混雜柔性纖維混凝±是由素混凝 ±、鋼纖維和聚丙締纖維混合而成的，其中，鋼纖維體積率為1.1 %?2.0%、聚丙締纖維 體積率為0. 11 %?0. 20% ;上述混雜柔性纖維混凝±中水泥、黃沙、石子的重量比一次為 1:2:2。
[0013] 上述混雜柔性纖維混凝±由素混凝±、鋼纖維和聚丙締纖維混合而成，W提高混 凝±的變形能力，增強(qiáng)混凝±的初性，能滿(mǎn)足開(kāi)挖初期的巷道圍巖變形和應(yīng)力釋放，減少混 凝±中裂縫的產(chǎn)生并抑制其擴(kuò)展。
[0014] 作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，上述馬蹄形支架的架間距為500mm?600mm。
[0015] 上述的馬蹄形封閉式支架由U36型鋼加工成4節(jié)組成，搭接處兩側(cè)用限位卡纜加 一副中間卡纜固定，形成一個(gè)馬蹄形封閉式支架，在架設(shè)時(shí)棚與棚之間，用4副8#槽鋼加工 的拉桿拉住，形成一個(gè)整體，馬蹄形封閉支架可通過(guò)自身的壓縮變形，使其不均勻的受力狀 態(tài)調(diào)整為均勻狀態(tài)，從而提高了支架的承載能力。
[0016] 本發(fā)明馬蹄形封閉式支架可通過(guò)自身的壓縮變形，使其不均勻的受力狀態(tài)調(diào)整為 均勻狀態(tài)，從而提高了支架的承載能力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有W下特點(diǎn)：
[0017] ①支架頂部和肩窩處半圓拱形，具有較大的承載頂部和45°方向上的壓力；
[0018] ②采用支架斜腿外扎布置，具有較大的抵抗兩幫變形的能力；
[0019] ⑨拱頂接頭位置選在型鋼同曲率半徑處，連接件附加阻力小，支架的可縮性能好 可減少或避免卡纜損壞；
[0020] ④支架底梁采用不同的曲率半徑，抵抗底角變形能力強(qiáng)，巷道邱底量小，巷道利用 率較高；
[0021] ⑥采用封底式設(shè)計(jì)，可避免支架插底現(xiàn)象，有利于減輕底鼓并減輕支架構(gòu)件損 壞；
[0022] ⑧在側(cè)壓大，底鼓嚴(yán)重的回采巷道中使用可W大大減少巷道移近量，改善巷道的 維護(hù)狀況，保證巷道所需的最終斷面，滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求。
[0023] 本發(fā)明提出了一種巷道穿斷層破碎帶分步動(dòng)態(tài)禪合支護(hù)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 其具有W下有益技術(shù)效果：
[0024] (1)本發(fā)明將斷層破碎帶內(nèi)巷道圍巖應(yīng)力釋放與巷道支護(hù)的過(guò)程作為一個(gè)動(dòng)態(tài)禪 合支護(hù)體系，融合了巷道動(dòng)態(tài)支護(hù)原理和分步加固技術(shù)，充分發(fā)揮主動(dòng)和被動(dòng)支護(hù)協(xié)同作 用，科學(xué)地遵循了圍巖的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律。
[0025] (2)整個(gè)穿越斷層巷道支護(hù)體系在施工順序和組織上，呈現(xiàn)出分步動(dòng)態(tài)禪合控制 的過(guò)程，結(jié)合主動(dòng)和被動(dòng)支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，把握注漿時(shí)機(jī)，能很好地解決復(fù)雜地質(zhì)條件下巷道穿 斷層破碎時(shí)，圍巖松散破碎且極易跨落，在巷道掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生冒頂、片幫、底臓、噴層開(kāi)裂 和脫落、拱頂下沉、鋼筋網(wǎng)及支架扭曲變形、錯(cuò)桿拉斷等破壞。
[0026] (3)采用馬蹄形封閉式支架改變了傳統(tǒng)開(kāi)放式支架支護(hù)方式，具有可伸縮性，有效 地解決了 W往在支護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的支架扭曲變形、巷道嚴(yán)重底臓等破壞，充分發(fā)揮支架"讓 抗結(jié)合"的優(yōu)點(diǎn)，拱頂接頭位置選在型鋼同曲率半徑處，連接件附加阻力小，支架的可縮性 能好可減少或避免卡纜損壞；支架底梁采用不同的曲率半徑，抵抗底角變形能力強(qiáng)，巷道邱 底量小，巷道利用率較高；采用封底式設(shè)計(jì)，使全斷面封閉成環(huán)，可避免支架插底，有利于減 輕底鼓及支架構(gòu)件損壞。
[0027] (4)采用混凝±復(fù)噴，將"錯(cuò)、網(wǎng)、帶、索"和馬蹄形封閉式支架包裹在一起，并且充 填支架與圍巖的間隙和相鄰支架之間的空間，使支架受力均勻又不產(chǎn)生橫向移動(dòng)，從而增 強(qiáng)了支護(hù)的整體剛度和穩(wěn)定性，且二次噴層將可縮接頭包裹起來(lái)，提高了整體支護(hù)的抗力。 [002引 （5)采用的混雜柔性纖維混凝±改善了傳統(tǒng)混凝±的性能，具有一定柔性，增加了 初性和防滲水等性能，在開(kāi)挖成形的巷道斷面初噴薄層混雜柔性纖維混凝±，既可W滿(mǎn)足 初期的圍巖應(yīng)力釋放，又可W及時(shí)封閉圍巖裂隙防止因地下水和風(fēng)化作用造成圍巖破壞與 剝落，同時(shí)具有抗拉、抗剪作用。
[0029] (6)預(yù)應(yīng)力注漿錯(cuò)索用于深孔注漿加固松散破碎的圍巖并膠結(jié)成整體，實(shí)現(xiàn)與圍 巖的共同承載，配合錯(cuò)網(wǎng)噴支護(hù)，可W形成一個(gè)多層有效組合拱，為錯(cuò)桿、錯(cuò)索提供可靠的 著力基礎(chǔ)，使錯(cuò)固巖體內(nèi)錯(cuò)桿、錯(cuò)索轉(zhuǎn)化為全長(zhǎng)錯(cuò)固。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步清楚、完整的說(shuō)明：
[0031] 圖