一種錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖層控制方法，特別是一種錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巷道開挖后，圍巖應(yīng)力重新分布，圍巖發(fā)生變形破壞，圍巖由淺至深形成破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)。隨著煤礦開采條件日益復(fù)雜，加上礦井開采深度的增大，致使破碎區(qū)、塑性區(qū)顯著增大，巷道支護(hù)難度增大。錨索支護(hù)是目前廣泛采用的經(jīng)濟(jì)有效的支護(hù)形式，但在復(fù)雜困難條件下，錨索支護(hù)仍存在以下問題:①現(xiàn)有錨索錨固方式為端頭錨固(錨索長度較大，難以實(shí)現(xiàn)全長錨固)，如果錨具失效或錨索破斷，整根錨索將失去支護(hù)作用，即發(fā)生錨固失效。②采用注漿錨索施工，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)全長錨固，但是由于無法施加預(yù)應(yīng)力，難以充分發(fā)揮錨索的支護(hù)作用。③對于破碎區(qū)、塑性區(qū)較大的圍巖，錨索長度也相應(yīng)增大，而對于長錨索而言，如果自由段長度太長，則錨索預(yù)應(yīng)力效果明顯降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，該方法可有效解決現(xiàn)有支護(hù)方式中錨索易錨固失效、預(yù)應(yīng)力效果差的問題，能夠有效改善巖層控制效果。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案要點(diǎn)是采用錨索實(shí)施分區(qū)錨固、分段預(yù)緊。分區(qū)錨固即對所確定的破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)分別設(shè)定錨固段，錨固順序依次為彈性區(qū)、塑性區(qū)、破碎區(qū)，彈性區(qū)錨固段采用樹脂錨固劑進(jìn)行錨固，塑性區(qū)和破碎區(qū)錨固段采用注漿錨固；分段預(yù)緊即每次錨固穩(wěn)定后(孔口錨固段除外)，均對自由段進(jìn)行張拉預(yù)緊。
[0005]該錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，包括以下步驟:
a、根據(jù)圍巖變形破壞狀態(tài)，確定破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)范圍；
b、對于錨索索體，在破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)分別設(shè)定錨固段；
C、對彈性區(qū)采用樹脂錨固劑進(jìn)行錨固，該段為彈性區(qū)錨固段，錨固穩(wěn)定后對錨索進(jìn)行第一次張拉預(yù)緊；
d、對塑性區(qū)淺部圍巖進(jìn)行錨固，該段為塑性區(qū)錨固段，錨固方式為注漿錨固，錨固穩(wěn)定后對錨索進(jìn)行第二次張拉預(yù)緊；
e、對破碎區(qū)淺部圍巖進(jìn)行注漿錨固，該段為破碎區(qū)錨固段，錨固穩(wěn)定后即可。
[0006]進(jìn)一步，上述錨索分區(qū)錨固和分段預(yù)緊過程為:彈性區(qū)錨固段錨固、第一次張拉預(yù)緊一塑性區(qū)錨固段錨固、第二次張拉預(yù)緊一破碎區(qū)錨固段錨固。
[0007]優(yōu)選的，上述步驟c彈性區(qū)錨固段的錨固過程為:鉆孔、清孔、裝入樹脂錨固劑、攪拌、張拉預(yù)緊。
[0008]優(yōu)選的，在所述塑性區(qū)和破碎區(qū)每個(gè)錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對所述錨固段中部進(jìn)行注漿錨固。
[0009]進(jìn)一步，在復(fù)雜生產(chǎn)地質(zhì)條件下，圍巖破碎區(qū)、塑性區(qū)較大時(shí)，可以適當(dāng)增加錨固段數(shù)量，且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進(jìn)行張拉預(yù)緊。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用分區(qū)錨固能夠有效提高錨索支護(hù)的可靠性，避免錨索局部破斷引起的整根錨索失效，注漿錨固則具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；本發(fā)明采用分段預(yù)緊能夠使錨索全長具有較高預(yù)應(yīng)力，充分發(fā)揮錨索的主動及時(shí)支護(hù)作用；分區(qū)錨固后形成的自由段，在圍巖壓力作用下發(fā)生延伸，能夠控制并適應(yīng)圍巖較大變形，有效改善巖層控制效果。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法示意圖；
圖2為本發(fā)明錨索錨固結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，I為破碎區(qū)，II為塑性區(qū)，III為彈性區(qū)；1為巷道，2為錨索，3為錨桿，4為錨索錨具，5為錨索托盤，61、62、63、64為注漿封孔器，71,72為注漿管，8為錨索索體，9為錨索頭部；U為彈性區(qū)錨固段，L 2為塑性區(qū)錨固段，L 3為破碎區(qū)錨固段；Z丄為L i錨固后形成的待預(yù)緊自由段，12為L 2錨固后形成的待預(yù)緊自由段。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0013]a、根據(jù)巷道圍巖變形破壞狀態(tài)，確定圍巖破碎區(qū)1、塑性區(qū)II和彈性區(qū)III范圍； 如圖1、圖2所示，巷道I采用錨索2、錨桿3聯(lián)合支護(hù)。根據(jù)巷道I圍巖變形破壞狀態(tài)，確定圍巖處于破碎狀態(tài)的破碎區(qū)1、圍巖處于塑性變形狀態(tài)的塑性區(qū)I1、圍巖處于彈性變形狀態(tài)的彈性區(qū)III。圖中I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)之間采用虛線作為分界。
[0014]b、對于錨索2的索體8，相對破碎區(qū)1、塑性區(qū)II和彈性區(qū)III分別設(shè)定錨固段1^、1^2和L1，在塑性區(qū)錨固段破碎區(qū)錨固段L 3的兩端分別成對設(shè)置注漿封孔器61、62和63、64。
[0015]C、對彈性區(qū)III采用樹脂錨固劑進(jìn)行錨固，形成錨固段L1，錨固穩(wěn)定后，張拉預(yù)緊自由段Z1;
實(shí)施過程為:鉆孔一清孔一裝入樹脂錨固劑一攪拌一張拉預(yù)緊；
①鉆孔:根據(jù)錨索支護(hù)設(shè)計(jì)要求，確定錨索2的位置及方向，使用鉆機(jī)按照錨索方位進(jìn)行鉆孔；
②清孔:鉆孔完畢后，采用高壓風(fēng)將巖粉吹出；
③裝入樹脂錨固劑:清孔完畢以后，按照設(shè)計(jì)要求的樹脂錨固劑型號、數(shù)量和安裝順序，依次裝入鉆孔內(nèi)1^段，將錨索頭部9頂住樹脂錨固劑，緩緩將其送入孔底；
④攪拌:升起鉆機(jī)并用專用攪拌器連接鉆機(jī)和錨索2的尾部，開動鉆機(jī)開始攪拌，攪拌應(yīng)先慢后快，待錨索索體8全部插入鉆孔后，全速旋轉(zhuǎn)攪拌15?30秒(中途不得中斷)，停止攪拌后等待一定時(shí)間(根據(jù)藥卷說明書，一般為I分鐘)，收縮鉆機(jī)卸下攪拌器，等待10~15min后，裝上托盤5、錨索錨具4 ;
⑤張拉預(yù)緊:彈性區(qū)錨固段L1錨固穩(wěn)定后，對自由段Z通行張拉預(yù)緊。
[0016]d、對塑性區(qū)II淺部圍巖進(jìn)行錨固，形成錨固段L2，錨固穩(wěn)定后，張拉預(yù)緊自由段Z2;
對塑性區(qū)錨固段L2,采用注漿錨固方式，為防止跑漿，可利用在注漿封孔器61和62對錨固段L2實(shí)施封閉；該錨固段“由固定在錨索索體8上的注漿管71注入漿液，漿液嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的配合比攪拌均勻，隨拌隨用，連續(xù)緩慢灌注漿液，注滿由注漿封孔器61和62封閉的錨固段L2，且穩(wěn)壓30min，直至不再吸漿為止。待錨固段L2錨固穩(wěn)定后，對自由段Z 2進(jìn)行張拉預(yù)緊，同時(shí)上緊錨具4。
[0017]e、對破碎區(qū)I淺部圍巖進(jìn)行注漿錨固，形成錨固段L3;
對破碎區(qū)錨固段L3，采用注漿錨固方式，注滿由注漿封孔器63和64封閉的錨固段，具體實(shí)施方法如同塑性區(qū)錨固段L2，但錨固后不再對錨索2張拉預(yù)緊。
[0018]對破碎區(qū)I錨索段L3還可采用錨索2加設(shè)錨桿3同時(shí)進(jìn)行注漿定位錨固。
[0019]該方法中塑性區(qū)和破碎區(qū)每個(gè)錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對錨固段中部采用注漿管進(jìn)行注漿錨固，錨固段的錨固長度可根據(jù)圍巖狀況進(jìn)行調(diào)整。
[0020]該方法中，如果在復(fù)雜生產(chǎn)地質(zhì)條件下，圍巖的破碎區(qū)、塑性區(qū)較大，亦可以在破碎區(qū)、塑性區(qū)適當(dāng)增加錨固段數(shù)量，且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進(jìn)行張拉預(yù)緊。
[0021]全部實(shí)施完成后，即針對彈性區(qū)II1、塑性區(qū)II和破碎區(qū)I所形成的三個(gè)錨固段L1、L2, L3錨固完成后，即可有效避免錨索的局部破斷引起整根錨索失效，注漿錨固則具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；分段預(yù)緊使錨索全長具有較高預(yù)應(yīng)力，自由段札和^在圍巖壓力作用下發(fā)生延伸，能夠控制并適應(yīng)圍巖較大變形，有效改善巖層控制效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，其特征在于，包括以下步驟: a.根據(jù)圍巖變形破壞狀態(tài)，確定破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)范圍； b.對于錨索索體，在破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)分別設(shè)定錨固段； c.對彈性區(qū)采用樹脂錨固劑進(jìn)行錨固，該段為彈性區(qū)錨固段，錨固穩(wěn)定后對錨索進(jìn)行第一次張拉預(yù)緊； d.對塑性區(qū)淺部圍巖進(jìn)行錨固，該段為塑性區(qū)錨固段，錨固方式為注漿錨固，錨固后對錨索進(jìn)行第二次張拉預(yù)緊； e.對破碎區(qū)淺部圍巖進(jìn)行注漿錨固，該段為破碎區(qū)錨固段，錨固穩(wěn)定后即可。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，其特征在于，所述的步驟c彈性區(qū)錨固段的錨固的過程為:鉆孔、清孔、裝入樹脂錨固劑、攪拌和張拉預(yù)緊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，其特征在于，在所述塑性區(qū)和破碎區(qū)每個(gè)錨固段的兩端均采用注漿封孔器封孔，封孔完成后，對所述塑性區(qū)和破碎區(qū)錨固段中部進(jìn)行注漿錨固。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，其特征在于，在破碎區(qū)、塑性區(qū)較大時(shí)，允許增加錨固段數(shù)量，而且除孔口的錨固段外，每次錨固后均要進(jìn)行張拉預(yù)緊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錨索分區(qū)錨固分段預(yù)緊巖層控制方法，該方法采用錨索實(shí)施分區(qū)錨固、分段預(yù)緊。分區(qū)錨固即針對破碎區(qū)、塑性區(qū)和彈性區(qū)分別設(shè)定錨固段，錨固順序依次為彈性區(qū)、塑性區(qū)和破碎區(qū)，彈性區(qū)錨固段采用樹脂錨固劑錨固，塑性區(qū)和破碎區(qū)采用注漿錨固；分段預(yù)緊即每次錨固穩(wěn)定后（孔口錨固段除外），均對錨固段外端至孔口的自由段進(jìn)行張拉預(yù)緊。本發(fā)明能夠有效提高錨索支護(hù)的可靠性，分區(qū)設(shè)定錨固段可有效避免錨索局部破斷引起的整根錨索失效，而且注漿錨固具有錨固錨索和加固裂隙圍巖的雙重作用；分段預(yù)緊使錨索全長具有較高預(yù)應(yīng)力，主動支護(hù)效果明顯提高，能夠有效改善巖層控制效果。
【IPC分類】E21D20/02
【公開號】CN104989437
【申請?zhí)枴緾N201510434626
【發(fā)明人】肖同強(qiáng), 王猛, 李化敏, 李懷珍, 李海洋
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月23日