CN101852083B - 大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置 - Google Patents

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张国华
王浩
张秀丽
王新志
宋亮
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中国科学院武汉岩土力学研究所
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Abstract

本发明公开了一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置,其步骤:(1)清除巷道围岩岩壁上的松散石块;(2)沿着巷道开挖轮廓线挂钢筋网并初喷薄层混凝土;(3)在巷道壁钻孔安设锚杆;(4)安设边墙钢格栅拱架,支撑侧壁围岩;(5)安设顶拱钢格栅拱架,接顶支撑上部围岩;(6)清除巷道底部浮渣,安设仰拱的钢格栅拱架,支撑系统封闭成环;(7)对锚杆实施注浆施工;(8)将注浆锚杆的外露部分焊接在钢格栅拱架上,形成整体;(9)沿着巷道壁复喷混凝土或钢纤维混凝土。包括锚杆、边墙钢格栅拱架、顶拱钢格栅拱架、仰拱钢格栅拱架、钢筋网混凝土喷层。支护效果显著,方法简单,操作方便,解决了支架和围岩不密贴的问题。

Description

大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种巷道支护技术领域,更具体涉及一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法,同时还涉及一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法的装置。本发明将广泛适用于未胶结的松散破碎岩体、有严重失陷性的黄土、大面积淋水的富水岩体和严寒地区的冻胀岩体内的矿山巷道(如煤矿、铁矿),小型地下隧道(如输水隧道)等支护领域。
背景技术
[0002] 软岩巷道的快速支护方法经历了木支护、砌碹支护、型钢支护到锚杆支护的发展过程。目前,国内外广泛采用的支护形式主要有:
[0003] 1、U型钢可缩性支架
[0004] U型钢本身具有比较合理的截面几何形状和较高的强度,因此U型钢可缩性支架支撑能力大,可缩量大,稳定性好。它的特性基本符合巷道围岩的活动规律。但是,U型钢支护也有不利方面,例如,在拱形断面的煤巷中,上部角煤不易维护,往往造成支架集中受力, 变形量大。
[0005] 2、矿用工字钢梯形可缩性支架
[0006] 矿用工字钢梯形可缩性支架在我国中、小型矿山和地方矿山以及机械化程度较低煤矿的煤巷中有着发展前途。但是矿用工字钢梯形可缩性支架存在着抗弯性能不足、巷道易变形和维护费用高的弱点,尤其在软弱易冒地层不宜使用。
[0007] 3、锚杆支护
[0008] 由于矿山巷道围岩的多变性和支护质量的隐蔽性,锚杆支护存在一系列的问题, 特别是对于地质条件恶劣、围岩强度很低和受多次采动高应力作用的煤矿巷道来说,锚杆支护是一把双刃剑,在具备经济性和快捷性的同时,存在相当大的安全隐患。
[0009] 4、组合锚杆支架
[0010] 所谓组合铺杆,就是用拉杆、梁,或梁、网等构件将单个锚杆连成一个对顶板起支护作用的整体结构。
[0011] 国内外实践表明,在受回采影响的动压巷道内(包括大断面巷道),可以有条件的推广采用组合锚杆,至于组合锚杆的结构、支护参数、适用范围和配套机具等,都是需要进一步研究和解决。
[0012] 5、联合支护
[0013] 提高棚式支架支护强度,支护形式向多样化发展。但这种联合支护方式存在施工程序较为复杂、支护效率低和支护成本居高不下等问题。
[0014] 在地质条件复杂、破碎松散、易冒落、大埋深的地层中,易发生冒顶底鼓、两帮侧移、大变形、破坏、支架损毁等问题,以上支护形式很难有效控制巷道变形,使矿山巷道变形过大、侵入限界,甚至有坍塌冒落的危险,极大的威胁矿山的安全生产运营,制约巷道的掘进速度;因此,大变形易冒落破碎松散巷道的快速有效支护已成为困扰矿山巷道正常生产
3的瓶颈之一。 发明内容
[0015] 本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足,在于提供了一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法,该方法实现了支护体系的封闭成环和接顶的效果,与巷道围岩组成完整的支护体系,较其它刚性支护方法能有效抑制巷道围岩的变形,支护效果显著,方法简单,操作方便,根本解决了支架和围岩不密贴的问题,有效地避免巷道围岩支护期间的塌落和抵抗巷道底鼓变形。
[0016] 本发明的另一个目的是在于提供了一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护的装置,该装置能大大缩短耗费在巷道支护上的施工时间,提高破碎松散巷道围岩的支护速度和效率,进而推进巷道掘进速度和效率,安装方便、快捷。该装置与其它支护装置相比, 所用刚材减少,大大节约支护成本。
[0017] 本发明的大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法是这样实现的:
[0018] 本快速支护方法是将支护结构与巷道围岩视作统一的承载结构,是在尽量发挥和利用巷道围岩的自身承载支护潜力的基础上,在封闭成环和接顶的支护原则下,及时地采用钢筋网、注浆锚杆、钢格栅和喷射混凝土等支护结构加固、支护巷道围岩,使其共同组成柔性承载圈,共同承担上部荷载。
[0019] 大变形易冒落破碎松散巷道每循环开挖后,即刻停止开挖进行巷道围岩支护工作,巷道围岩支护方法按以下步骤实现:
[0020] (1)清除巷道围岩岩壁上的松散石块,以免支护过程中脱落伤人;
[0021] (2)沿着巷道开挖轮廓线挂钢筋网并初喷薄层混凝土,将巷道围岩和钢筋网覆盖;
[0022] (3)在巷道壁钻孔安设锚杆,锚杆杆头外露长度应不小于20cm ;
[0023] (4)安设左右边墙钢格栅拱架,支撑左右侧壁围岩;
[0024] (5)安设顶拱钢格栅拱架,其下部连接在第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,接顶支撑上部围岩;
[0025] (6)清除巷道底部浮渣,安设仰拱的钢格栅拱架,两边分别连接第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,支撑系统封闭成环;
[0026] (7)采用普通水泥砂浆或早强水泥砂浆或树脂对锚杆实施注浆施工,直至注浆孔压力达到0. 4MPa ;
[0027] (8)将注浆锚杆的外露部分焊接在钢格栅拱架上,使巷道开挖轮廓线外部的钢格栅拱架同围岩内部的注浆锚杆、注浆加固范围内的岩体连接形成整体;
[0028] (9)沿着巷道壁复喷混凝土或钢纤维混凝土。
[0029] 以上各步骤施工结束后便形成了完整的巷道支护体系。
[0030] 本发明方法的支护理论较传统支护理论的创造性主要体现在:
[0031] (1)对围岩和围岩压力的认识上:传统支护理论认为围岩压力是由洞室塌落的岩层松散体形成的,支护只要承担这些松散体压力,就能维持围岩稳定。这一认识对节理裂隙发育的块状岩体是正确的,对于松散破碎的岩体相距甚远。而本发明方法的支护理论认为所有岩体都具有一定的自稳能力。围岩作用于支护上的压力,在围岩没有丧失稳定以前,是阻止围岩变形所形成的变形压力,围岩完全丧失稳定以后才转化为松散体压力。
[0032] (2)在围岩与支护结构体系的相互关系上:传统支护理论把围岩与支护分开,围岩当作荷载,支护结构作为承载体系,建立所谓荷载-结构体系。这种认识实质上是认为支护对控制围岩变形、松动、垮落无能为力,虽然也有围岩抗力的概念,但只是作为对支护的反力。而本发明的支护理论把围岩与支护视作不可分割的统一体,二者组成“围岩支护”体系而共同参与工作。支护结构不仅能承受所谓“围岩荷载”,同时也有助于维护围岩稳定,支护在限制围岩变形的过程中,具有某种主动性。
[0033] 本发明的大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护装置包括:
[0034] 钢筋网混凝土喷层,锚杆,锁脚锚杆,左右边墙钢格栅拱架,拱顶钢格栅拱架,仰拱钢格栅拱架,复喷混凝土或钢纤维混凝土。其连接关系是:
[0035] 钢筋网紧贴挂在巷道开挖轮廓线,喷射混凝土后,内嵌于钢筋网混凝土喷层中;锚杆通过钻孔内嵌于巷道围岩中,锚杆的外露部分分别与第一第二边墙钢格栅拱架,拱顶钢格栅拱架,仰拱钢格栅拱架焊接;第一边墙钢格栅拱架紧靠钢筋网混凝土喷层架立,其上下端分别通过第一第三锁脚锚杆固定在左侧巷道围岩上,内侧同内嵌于左侧巷道围岩的锚杆焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土中; 第二边墙钢格栅拱架紧靠钢筋网混凝土喷层架立,其上下端分别通过第二第四锁脚锚杆固定在右侧巷道围岩上,内侧同内嵌于左侧巷道围岩的锚杆焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土中;拱顶钢格栅拱架紧接上部围岩架设,下部通过连接钢板分别于第一第二边墙钢格栅拱架连接,内侧同内嵌于上部围岩中的锚杆焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土中;仰拱钢格栅拱架下贴巷道的基底围岩架设,其左右两端通过连接钢板分别于第一第二边墙钢格栅拱架连接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土中;复喷混凝土或钢纤维混凝土将紧贴钢筋网混凝土喷层施做,充填第一第二边墙钢格栅拱架,拱顶钢格栅拱架,仰拱钢格栅拱架的空隙,并且覆盖一定的厚度。
[0036] 支护装置主要构件的作用是:
[0037] (1)钢筋网混凝土喷层,钢筋网混凝土喷层紧贴巷道围岩,施工时,先将钢筋网紧贴巷道围岩铺设,然后喷射薄层混凝土覆盖钢筋网和巷道围岩。此支护结构在初期起到封闭围岩和充填超挖的作用,防止岩壁上破碎岩块掉落,支护体系形成后,起到支护围岩和传递围岩压力给钢格栅的作用。
[0038] (2)锚杆,锚杆通过凿孔和注浆材料直接嵌入并固结到巷道围岩和钢筋网混凝土喷层中。此支护结构的作用是一方面通过注浆体加固松散破碎围岩;一方面起到传递钢格栅拱架支护抗力的作用;
[0039] (3)左右边墙钢格栅拱架,左右边墙钢格栅拱架紧贴钢筋网混凝土喷层分别安设在巷道的左右边墙上,底部紧贴巷道地表,上部紧接拱肩,并且其上下部通过锁脚锚杆将其固定在巷道围岩上,同时将左右边墙的锚杆外露段焊接在其上。边墙钢格栅拱架作为支护主体承担竖向荷载,一方面起到支护左右边墙围岩的作用;一方面作为传力构件传递上方围岩压力给下方基岩的作用。
[0040] (4)拱顶钢格栅拱架,拱顶钢格栅拱架紧接上部围岩,下部分别连接在左右边墙钢格栅拱架上,并将巷道上方的锚杆外露段焊接在其上。本构件一方面作为受力构件起到接
5顶、支撑巷道上方围岩的作用;另一方面作为传力构件传递上方围岩压力给左右边墙钢格栅拱架的作用。
[0041] (5)仰拱钢格栅拱架,仰拱钢格栅拱架下贴巷道的基底围岩,上方同左右边墙钢格栅拱架连接,此构件同左右边墙钢格栅拱架和拱顶钢格栅拱架连接形成封闭的承载环。其作用有:一是作为传力构件传递上方围岩压力给巷道下方围岩;二是横向支撑左右边墙钢格栅拱架,抑制边墙侧移,防止边墙变形侵入限界;三是防治巷道底鼓变形。
[0042] (6)复喷混凝土或钢纤维混凝土,混凝土或钢纤维混凝土将充填初喷混凝土层与钢格栅拱架间的空隙,并且将钢格栅拱架覆盖一定厚度。一方面起到进一步封闭围岩作用; 一方面同钢格栅拱架共同作用承担上部传递来的围岩压力。
[0043] 本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
[0044] (1)该快速支护装置形成的柔性支护承载圈较其它刚性支护方法突破了传统的支护范围,使巷道围岩的支护范围延伸到了围岩内部,一定范围内的巷道围岩也是支护体系的一部分。按一定方式、间距布置的锚杆群,可以提高围岩锚固区的强度和整体性,改善围岩应力状态,制止围岩松动,同时它同围岩相结合形成承载圈,充分调动和增强围岩的自承能力。
[0045] (2)本方法实现了支护体系的封闭成环和接顶的效果,与巷道围岩组成完整的支护体系,较其它刚性支护方法能有效抑制巷道的变形,支护效果显著(详见工程实例)。
[0046] (3)该方法先后两次喷射混凝土,能够根本解决不密贴的问题和有效地避免巷道围岩支护期间的塌落。喷射混凝土同围岩能全面紧密地粘贴,粘结力一般可达7MPa。这种紧贴性可产生三种作用:一是“联锁”作用。即将被裂隙分割的岩块粘联在一起,保持了岩块间咬合镶嵌。二是“复合”作用。即围岩与支护结成一个复合体,保证二者在径向和切向上都共同工作。这一效应首先能使“围岩支护”间的应力状态得到更好的调节,有利于围岩和支护承载能力的发挥。此外,由于喷射混凝土支护同围岩紧密粘贴,从结构观点来看,可以认为喷层与围岩是刚性支座接触,在同样荷载作用下,弯矩值大为减小。三是“增强”作用。由于喷射混凝土射入围岩裂隙,充填围岩凹穴,并与围岩紧密粘贴,因此提高了围岩的强度,同时减少了围岩应力集中。
[0047] (4)锚杆支护结构有效地传递了部分钢格栅拱架的支护抗力,优化了钢拱架的受力状态,并且增大了钢格栅拱架的支护能力和抗动压性能。
[0048] (5)与其它棚式支护方式相比,能够根据围岩稳定性灵活操作。实际应用中可根据围岩压力的大小、地质条件,通过改变相邻两榀钢格栅拱架的间距或锚杆的长度来实现支护体系刚度的调整,从而节约大量的钢材,降低支护的成本。
[0049] (6)与其它支护装置相比本装置可实现模块化组装,所有支护装置均可在地表提前加工,大大缩短耗费在巷道支护上的施工时间,提高了支护效率和巷道的掘进效率,方便、快捷。
[0050] (7)该装置与其它支护装置相比,所用刚材减少,大大节约支护成本。
[0051] 工程应用实例:
[0052] 贵州发耳煤业有限公司在井筒施工过程中,一井区+980轨道、胶带石门掘进时遭遇滑坡体及其破碎带,巷道施工难度增大,成巷后巷道变形较大、破坏剧烈,严重影响了矿井的投产进度。巷道穿越滑坡,面积0.86細2,最大厚度80.50!11。滑体结构松散,掘进施工开始后,采用工字钢梯形可缩性支架支护,但支护后由于围岩破碎、围岩压力过大,巷道穿越滑体区段支护结构出现严重裂缝、两帮移近过大(最大处近1米)等现象,局部地段巷道冒顶,通达地表。
[0053] 出现此险情后,发耳煤业委托我单位进行破碎松散围岩支护加固研究,我单位经多次国内外调研和现场试验,最终发明了此大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护的方法
与装置。
[0054] 此段巷道的支护采用本发明的支护方法和装置后,进行了相应的跟踪监测,监测项目有拱顶沉降和水平收敛,其监测点布设和监测结果附图7所示:
[0055] 由图7的监测结果可以看出,采用本方法和装置支护后,围岩的变形总量均较小, 而且只是在支护初期变形量波动较大,而后随着支护结构应力应变状态的调整,围岩的拱顶沉降和洞壁收敛变形很快稳定。监测结果表明,此发明的支护方法和装置具有足够的刚度和安全储备,能够快速有效地支护大变形易冒落破碎松散的巷道。
附图说明
[0056] 图1为一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护的装置结构示意图;
[0057] 图2为图1配合示意图,示出巷道围岩、钢筋网、锚杆、钢格栅拱架和复喷混凝土的剖面示意图;
[0058] 图3为图1配合示意图,示出I-I断面示意图;
[0059] 图4为图1配合示意图,示出边墙钢格栅拱架与拱顶钢格栅拱架的连接示意图;
[0060] 图5为图1配合示意图,示出边墙钢格栅拱架与仰拱钢格栅拱架的连接示意图;
[0061] 图6为图1配合示意图,示出连接钢板大样的示意图;
[0062] 图7A为工程应用实例的监测点布置图
[0063] 图7B为工程应用实例的水平收敛速度
[0064] 图7C为工程应用实例的水平收敛监测与时间曲线图
[0065] 图7D为工程应用实例的拱顶沉降速度与时间曲线图
[0066] 其中:1-钢筋网,2-锚杆,3A JB-第一、第二边墙钢格栅拱架,4-顶拱钢格栅拱架, 5-仰拱钢格栅拱架,6A、6B、6C、6D-第一、第二、第三、第四锁脚锚杆,7-巷道围岩,8-钢筋网混凝土喷层,9-复喷混凝土或钢纤维混凝土,10-巷道开挖轮廓线,11-钢筋网混凝土喷层与复喷混凝土或钢纤维混凝土的分界面,12-巷道内壁面,13A、i;3B、13C、13D-第一、第二、 第三、第四连接钢板,14-螺栓孔,15-螺栓。
具体实施方式
[0067] 一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法,具体实施步骤是:
[0068] 大变形易冒落破碎松散巷道每循环开挖后,即刻停止开挖进行巷道围岩支护工作,巷道围岩支护方法按以下步骤实现:
[0069] (1)清除巷道围岩岩壁上的松散石块,以免支护过程中脱落伤人;
[0070] (2)沿着巷道开挖轮廓线挂钢筋网并初喷薄层混凝土,将巷道围岩和钢筋网覆盖;
[0071] (3)在巷道壁钻孔安设锚杆,锚杆杆头外露长度应不小于20cm ;[0072] (4)安设左右边墙钢格栅拱架,支撑左右侧壁围岩;
[0073] (5)安设顶拱钢格栅拱架,其下部连接在第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,接顶支撑上部围岩,
[0074] (6)安设仰拱的钢格栅拱架,其上部连接第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,支撑系统封闭成环;
[0075] (7)对锚杆注浆施工;
[0076] (8)将注浆锚杆的外露部分焊接在钢格栅拱架上,使巷道开挖轮廓线外部的钢格栅拱架同围岩内部的注浆锚杆、注浆加固范围内的岩体连接形成整体;
[0077] (9)沿着巷道壁喷射混凝土或钢纤维混凝土。
[0078] 以上各步施工结束后便形成了完整的巷道支护体系。
[0079] —种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护装置的主要部件包括:锚杆2,第一、 第二边墙钢格栅拱架3A、3B,顶拱钢格栅拱架4,仰拱钢格栅拱架5,钢筋网混凝土喷层8,复喷混凝土或钢纤维混凝土 9。
[0080] 其连接关系是:
[0081] 钢筋网1紧贴挂在巷道开挖轮廓线10,喷射混凝土后,内嵌于钢筋网混凝土喷层8 中;
[0082] 锚杆2通过钻孔内嵌于巷道围岩7中,锚杆的外露部分分别与第一边墙钢格栅拱架3A、第二边墙钢格栅拱架3B,拱顶钢格栅拱架4,仰拱钢格栅拱架5焊接;
[0083] 第一边墙钢格栅拱架3A紧靠钢筋网混凝土喷层8架立,其上下端分别通过第一锁脚锚杆6A、第三锁脚锚杆6C固定在左侧巷道围岩上,内侧同内嵌于左侧巷道围岩的锚杆2 焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土 9施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土 9 中;
[0084] 第二边墙钢格栅拱架:3B紧靠钢筋网混凝土喷层8架立,其上下端分别通过第二锁脚锚杆6B、第四锁脚锚杆6D固定在右侧巷道围岩上,内侧同内嵌于左侧巷道围岩的锚杆2 焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土 9施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土 9 中;
[0085] 拱顶钢格栅拱架4紧接上部围岩架设,下部通过第一连接钢板13A、第二连接钢板 13B分别于第一边墙钢格栅拱架3A、第二边墙钢格栅拱架;3B连接,内侧同内嵌于上部围岩中的锚杆2焊接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土 9施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土 9中;
[0086] 仰拱钢格栅拱架5下贴巷道的基底围岩架设,其左右两端通过第三连接钢板13C、 第四连接钢板13D分别于第一边墙钢格栅拱架3A、第二边墙钢格栅拱架;3B连接,当复喷混凝土或钢纤维混凝土 9施工完毕后,将内嵌于复喷混凝土或钢纤维混凝土 9中;
[0087] 复喷混凝土或钢纤维混凝土 9将紧贴钢筋网混凝土喷层8施做,充填第一边墙钢格栅拱架3A、第二边墙钢格栅拱架;3B、拱顶钢格栅拱架4、仰拱钢格栅拱架5的空隙,并且覆盖一定的厚度。
[0088] 一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护装置施工方法的实施包括:
[0089] (1)准备工作
[0090] 将支护装置的钢筋网1,锚杆2,第一、第二边墙钢格栅拱架3A、3B,顶拱钢格栅拱
8架4,仰拱钢格栅拱架5,第一、第二、第三、第四锁脚锚杆6A、6B、6C、6D,第一、第二、第三、第四连接钢板13A、13B、13C、13D,螺栓15在地表加工厂按图纸加工、成型、焊接,然后按需要运到开挖巷道处准备安装。其中,钢筋网1的网格呈正方形,钢筋间距宜为20-25cm,钢筋直径宜为6-12mm的I级钢筋;第一、第二钢拱架格栅3A、3B、顶拱钢格栅拱架4、仰拱钢格栅拱架5按照附图3加工,并按照拱顶的曲率半径成型,并且在其两端分别焊接第一、第二、第三、第四连接钢板13A、13B、13C、13D。
[0091] (2)钢筋网混凝土喷层8
[0092] 巷道每循环开挖成巷后,尽快沿着开挖轮廓线挂钢筋网1,钢筋网1应随巷道围岩 7受喷面的起伏铺设,与受喷面的间隙一般不大于3cm,然后尽快喷射5cm左右混凝土,形成钢筋网混凝土喷层8,混凝土采用湿喷工艺。混凝土原料应优先选用普通硅酸盐水泥,标号不低于325,骨料采用坚硬耐久的中粗砂,必要时可以使用特殊水泥和速凝剂调节,设计强度不低于C20,喷射混凝土 1天龄期的抗压强度不应低于5MPa。
[0093] (3)锚杆 2
[0094] 锚杆需在初喷混凝土后及时施工,视地层情况可以使用普通水泥砂浆锚杆或早强水泥砂浆锚杆。锚杆的孔位、延伸的角度及孔深应沿着最大受力方向,孔径应大于杆体直径 15mm,成孔后,孔内积水和岩粉要吹洗干净,杆体材料宜用20锰硅或M锰硅钢筋,杆体直径在22mm以上,水泥砂浆的强度不易低于匪20。
[0095] (4)第一、第二边墙钢格栅拱架3A、3B
[0096] 巷道施做钢筋网混凝土喷层和锚杆后,及时施做第一、第二边墙钢格栅拱架3A、 3B,第一、第二边墙钢格栅拱架3AJB紧贴钢筋网混凝土喷层8分别安设在巷道的左右边墙上,底部紧贴巷道地表,上部紧接拱肩,并且其上下部通过第一、第二锁脚锚杆6将其固定在巷道围岩7上,同时将左右边墙的锚杆2外露段焊接在其上。第一、第二边墙钢格栅拱架 3A、3B的主筋材料应用II级钢筋或I级钢筋,直径不小于22mm,联系钢筋可根据具体情况选用,支撑接应由螺栓连接牛靠。钢架应按设计位置架设,钢架之间必须用纵向钢筋联接, 拱脚必须放在牢固的基础上。钢架与围岩应尽量靠近,但应留2〜3cm间隙作混凝土保护层。当钢架和围岩之间隙过大时应设垫块。
[0097] (5)顶拱钢格栅拱架4
[0098] 拱顶钢格栅拱架4紧接上部围岩,下部分别落脚在第一、第二边墙钢格栅拱架3A、 :3B上,通过螺栓15将上下两个连接钢板连接固定在一起,具体如附图4所示,然后将巷道上方的锚杆外露段焊接在其上。顶拱钢格栅拱架4必须具有足够的强度和刚度,刚架的设计强度,应保证能单独承受2〜細高的松动岩体的重量,其形状应与开挖断面相适应。顶拱钢格栅拱架4的材料及注意事项与第一、第二边墙钢格栅拱架3A、3B相同。
[0099] (6)仰拱钢格栅拱架5
[0100] 首先需清除巷道底部浮渣、集水,仰拱钢格栅拱架5下贴巷道的基底围岩7,两边通过螺栓15将其与第一、第二边墙钢格栅拱架3A、3B固定,第一、第二边墙钢格栅拱架3A、 3B,顶拱钢格栅拱架4,仰拱钢格栅拱架5,形成封闭的承载环。
[0101] (7)注浆
[0102] 第、第二边墙钢格栅拱架3A、3B,顶拱钢格栅拱架4和仰拱钢格栅拱架5组装完毕后,即刻进行锚杆注浆工作。当采用水泥砂浆时,浆液的砂浆配合比(质量比):水泥:砂:水宜为1 : 1〜1.5 : (0.45〜0.5),砂的粒径不宜大于3mm。砂浆应拌和均勻,随拌随用, 一次拌和的砂浆应在初凝前用完。并且注浆开始或中途暂停超过30min时,应用水润滑灌浆罐及其管路;注浆孔口压力不得大于0. 4MPa ;注浆管应插至距孔底5〜IOcm处,随水泥砂浆的注入缓慢勻速拔出,随即迅速将杆体插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95% ;若孔口无砂流出,应将杆体拔重新注浆。
[0103] (8)复喷混凝土或钢纤维混凝土 9
[0104] 锚杆注浆结束后,及时复喷混凝土或钢纤维混凝土。喷射混凝土配合比一般通过试验选定,也可参照下列数据选择:灰骨比1 : 4〜1 : 5 ;骨料含砂率45%〜60% ;水灰比0. 4〜0. 5 ;应增大混凝土与岩石的粘结力和减少回弹,初喷时,水泥:砂:石应取 1 : 2 : (1.5〜幻。混凝土要严格控制水灰比,喷到岩面上的混凝土应湿润光泽,粘塑性好,无干斑或滑移流淌现象。混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射,操作时喷头应不停且缓慢地作横向环形移动,循序渐进,使其厚度均勻,覆盖钢架的厚度不小于3cm。拱部混凝土回弹率不超过40%,边墙不超过30%。如果围岩破碎或有淋漓水时可通过提高喷射混凝土强度等级,或使用特殊水泥和速凝剂调节。
10

Claims (3)

1. 一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法,其步骤是:(1)清除巷道围岩岩壁上的松散石块,以免支护过程中脱落伤人;(2)沿着巷道开挖轮廓线挂钢筋网并初喷薄层混凝土,将巷道围岩和钢筋网覆盖;(3)在巷道壁钻孔安设锚杆,锚杆杆头外露长度应不小于20cm ;(4)安设左右边墙钢格栅拱架,支撑左右侧壁围岩;(5)安设顶拱钢格栅拱架,其下部连接在第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,接顶支撑上部围岩;(6)清除巷道底部浮渣,安设仰拱的钢格栅拱架,两边分别连接第4步施工的左右边墙钢格栅拱架上,支撑系统封闭成环;(7)采用水泥砂浆或树脂对锚杆实施注浆施工,直至注浆孔压力达到0. 4MPa ;(8)将注浆锚杆的外露部分焊接在钢格栅拱架上,使巷道开挖轮廓线外部的钢格栅拱架同围岩内部的注浆锚杆、注浆加固范围内的岩体连接形成整体;(9)沿着巷道壁复喷混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法中使用的装置,它包括锚杆O)、第一、第二边墙钢格栅拱架(3A、;3B)、顶拱钢格栅拱架0)、仰拱钢格栅拱架(5)、钢筋网混凝土喷层(8)、复喷混凝土(9),其特征在于:钢筋网(1)挂在巷道开挖轮廓线(10),喷射混凝土后,内嵌于钢筋网混凝土喷层⑶中,锚杆(2)通过钻孔内嵌于巷道围岩(7)中,锚杆O)的外露部分分别与第一边墙钢格栅拱架(3A)、第二边墙钢格栅拱架(3B)、拱顶钢格栅拱架(4)、仰拱钢格栅拱架(5)焊接,第一边墙钢格栅拱架(3A)靠钢筋网混凝土喷层(8)架立,其上下端分别通过第一锁脚锚杆(6A)、第三锁脚锚杆(6C)固定在侧巷道围岩上,内侧同内嵌于侧巷道围岩的锚杆(¾焊接,内嵌于复喷混凝土(9)中,第二边墙钢格栅拱架(3B)靠钢筋网混凝土喷层(8)架立,其上下端分别通过第二锁脚锚杆 (6B)、第四锁脚锚杆(6D)固定在侧巷道围岩(7)上,内侧同内嵌于侧巷道围岩的锚杆(2) 焊接,内嵌于复喷混凝土(9)中,拱顶钢格栅拱架(4)接上部围岩架设,下部通过第一连接钢板(13A)、第二连接钢板(13B)分别于第一边墙钢格栅拱架(3A)、第二边墙钢格栅拱架 (3B)连接,内侧同内嵌于上部围岩中的锚杆(2)焊接,内嵌于复喷混凝土(9)中,仰拱钢格栅拱架(5)下贴巷道的基底围岩架设,两端通过第三连接钢板(13C)、第四连接钢板(13D) 分别于第一边墙钢格栅拱架(3A)、第二边墙钢格栅拱架(3B)连接,内嵌于复喷混凝土(9) 中。
3.根据权利要求2所述的一种大变形易冒落破碎松散巷道的快速支护方法中使用的装置,其特征在于:所述的复喷混凝土(9)贴钢筋网混凝土喷层(8),充填第一边墙钢格栅拱架(3A)、第二边墙钢格栅拱架(3B)、拱顶钢格栅拱架(4)、仰拱钢格栅拱架(5)的空隙,覆
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